Частинки Бога. Американські фізики знайшли "дірку" в світобудові

13 червня 2017, 20:26
Вы также можете прочесть этот материал на русском языке
Вчені з Каліфорнійського університету відкрили феномен, який не вписується в Стандартну модель фізики елементарних частинок

Вони відкрили аномалію в поведінці лептонів різних поколінь, тобто довели, що так звана лептонна універсальність, що входить в Стандартну модель, не є догмою

Відкриття було зроблено за допомогою експериментів на адронному колайдері BaBar в Національній прискорювальній лабораторії Стенфордського університету.

Відео дня

Його також підтвердили незалежні аналогічні експерименти в Японії і Швейцарії. Імовірність того, що відхилення дійсно знайдено, становить 99,95%, стверджують вчені.

А раз так, значить, Стандартна модель отримала пробоїну. Серйозну, хоча, зрозуміло, не першу і, ймовірно, не останню.

Елементарні частинки

Результати дослідження були опубліковані в авторитетному журналі Nature.

Спостереження американських фізиків підтвердив експеримент в CERN
Спостереження американських фізиків підтвердив експеримент в CERN Фото:

Це не дивно. Стандартна модель фізики елементарних частинок – одна з фундаментальних теорій, яка добре зарекомендувала себе в XX столітті. Вона об'єднала безліч ідей про те, як влаштована матерія, а також передбачила існування безлічі частинок, які пізніше дійсно були виявлені експериментальним шляхом.

Всього Стандартна модель описує взаємодію 37 елементарних частинок.

Багато фізиків спочатку передбачали, що Стандартна модель виявиться недосконалою, а точніше – не остаточною. Зокрема, багато говорилося про те, що вона не описує масу нейтрино і ряд інших явищ.

Спростування лептонної універсальності, яка є частиною Стандартної моделі, викликало великий інтерес у науковому світі.

Лептонна універсальність описує лептони (електрон, мюон і тау-лептон), які відрізняються масою і часом життя, але повинні бути однакові за властивостями взаємодії з іншими частинками.

Численні експерименти з електронами і мюонами досі підтверджували положення Стандартної моделі.

Прискорювач часток SLAC, на якому було скоєно відкриття, з висоти пташиного польоту/Stanford University
Прискорювач часток SLAC, на якому було скоєно відкриття, з висоти пташиного польоту/Stanford University Фото:

Але експерименти групи американських фізиків на колайдері BaBar з розпадом B-мезонів, в результаті якого утворюються лептони, показали, що Стандартна модель невірно описує те, що відбувається з тау-лептонами.

При розпаді В-мезона лептонна універсальність не дотримується – при зіткненнях з його участю частіше народжуються тау-лептони, ніж електрони і мюони. Це суперечить лептонній універсальності й Стандартній моделі.

Раніше ця обставина була не вивчена через те, що з тау-частинками проведено менше експериментів, зазначає Франко Севілья, один з авторів дослідження. "Тау-лептони набагато складніше вивчати, тому що вони швидше розпадаються", - констатує вчений.

Той факт, що спостереження американських вчених підтвердили лабораторії в японському дослідницькому центрі Belle і європейському CERN, змушує дослідників говорити про високу ймовірність того, що в наших існуючих уявленнях про світ дійсно знайдена "вразливість".

У фізиці елементарних частинок про відкриття того чи іншого ефекту заявляють, якщо під час експериментів досягнуто п'ять стандартних відхилень, тобто ймовірність помилки становить один до двох мільйонів.

У дослідженні Севільї і його колег статистика поки трішки не дотягує до потрібних цифр – досягнуто показника чотирьох стандартних відхилень.

Однак, Севілья переконаний, що раз один і той же ефект був досягнутий під час трьох незалежних один від одного експериментів, то й подальші підтвердження не змусять себе чекати.

Теорія всього

Якщо припустити, що Севілья правий, і знайдена ним аномалія буде підтверджена, Стандартну модель доведеться переглянути.

Поведінка тау-частинок потребує якогось пояснення, що потягне за собою появу відкоригованої форми Стандартної моделі, або ж і зовсім - нової єдиної теорії. Або, як часто говорять, "теорії всього".

Власне, Стандартна модель вже не може вважатися "теорією всього", оскільки не описує темну матерію, темну енергію і не включає в себе гравітацію.

Вперше про необхідність переосмислення Стандартної моделі і її розширення заговорили в 2002 році після відкриття нейтронних осциляцій – перетворення нейтрино на антинейтрино, що передбачає наявність у нейтрино маси.

Пошук відхилень від Стандартної моделі став настільки популярною темою для досліджень, що навіть отримав назву "нова фізика".

В рамках нової фізики вчені ставлять перед собою завдання дати відповіді на запитання, які Стандартна модель не враховує або ж не може пояснити. Наприклад, походження маси, осциляції нейтрино, асиметрія матерії і антиматерії, походження темної енергії.

Окремою гілкою досліджень є спроби узгодити математичний апарат Стандартної моделі із загальною теорією відносності.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X