Оновлення (24 березня 2021 р.): Експеримент з краси LHCb все ще наполягає, що у нашій найкращій моделі фізики частинок є недолік.
Як показано нижче, попередні результати порівнюють дані колайдера з тим, чого ми можемо очікувати Стандартна форма Виникла дивна невідповідність приблизно 3 стандартним відхиленням, але нам знадобилося багато інформації, щоб переконатися, що вона справді відображає щось нове у фізиці.
Нещодавно оприлюднені дані підштовхнули нас ближче до цієї впевненості, встановивши результати на рівні 3,1 сигма; Досі існує шанс 1 на 1000, що те, що ми бачимо, є результатом того, що фізика є просто безладом, а не новим законом чи часткою. Прочитайте наш оригінальний виклад нижче, щоб дізнатись усі подробиці.
Оригінал (31 серпня 2018 р.): Попередній досвід Використовуючи Великий адронний колайдер CERN (LHC), Великий адронний колайдер (LHC) натякнув на щось несподіване. Частинка, яка називається мезоном краси, розкладалася способами, які не відповідали очікуванням.
Це означає одне з двох речей – наші прогнози помилкові, або цифри відсутні. І новий підхід зменшує ймовірність того, що спостереження були просто випадковістю, що робить науковцям достатньо, щоб викликати хвилювання.
Невелика група фізиків взяла дані колайдера про розпад естетичного мезону (або коротше b-мезону) і дослідила, що відбудеться, якщо вони замінять одне припущення про його розпад іншим, яке припускає, що реакції все ще відбуваються після їх перетворений.
Результати були більш ніж дивовижними. Альтернативний підхід подвоює уявлення про те, що насправді відбувається щось дивне.
У фізиці відхилення зазвичай розглядаються як хороші речі. круті речі. Несподівані цифри можуть бути вікном для абсолютно нового погляду на фізику, але фізики також консервативні – ви Ти маєш Бути тоді, коли на кону основні закони Всесвіту.
Отже, коли експериментальні результати не повністю узгоджуються з теорією, спочатку припускають, що це випадкова картина в статистичному хаосі складного тесту. Якщо подальший експеримент показав те саме, це все ще вважалося “однією з цих речей”.
Але після достатньої кількості випробувань можна зібрати достатньо даних, щоб порівняти ймовірність помилок із ймовірністю цікавого нового відкриття. Якщо несподіваний результат відрізняється від очікуваного як мінімум на три стандартних відхилення, він називається 3 сигмою, і фізикам дозволяється дивитись на результати, захоплено киваючи, піднявши брови. Це стає нотою.
Щоб справді привернути увагу, ця аномалія повинна зберігатися, коли є достатньо даних, щоб довести цю різницю до п’яти стандартних відхилень: Ця 5-сигма-подія є причиною прориву шампанського.
Протягом багатьох років LHC використовувався для створення частинок, званих мезонами, з метою спостереження за тим, що відбувається в моменти після їх народження.
Мезон Це тип адрону, який чимось схожий на протон. Тільки замість того, щоб бути трьома Субатомні частинки У стабільній конфігурації при сильних взаємодіях він складається лише з двох – кварка та антикварка.
Навіть найстійкіші мезони розпадаються через частки секунди. Структура, яку ми використовуємо для опису структури та розпаду частинок – Стандартна модель – описує те, що ми повинні бачити, коли різні мезони розпадаються.
Прекрасний мезон – це нижній кварк, зв’язаний із нижнім антикварком. Коли властивості частинки пов’язані зі Стандартною моделлю, розпад b-мезону повинен утворювати пари електронів і позитронів, або електроноподібні мюони та їх антагоністи, і антимони.
Результат електрона або мюона повинен бути 50-50. Але це не те, що ми бачимо. Результати показують набагато більше продуктів електронів та позитронів порівняно з анти-мюонами.
Про це варто подбати. Але коли сума результатів призупиняється поруч із прогнозами Стандартної моделі, вони перекошуються двома стандартними відхиленнями. Якщо взяти до уваги інші впливи, вони можуть бути і далі – справжній розрив з нашими моделями.
Але наскільки ми впевнені, що ці результати відображають реальність, а не лише частину галасу експериментів? Значимість набагато менша, ніж у Sigma 5, що означає, що існує ризик, що відставання від Стандартної моделі все-таки не є чимось цікавим.
Стандартна форма – це хороша робота. Побудований протягом десятиліть на засадах теорій поля, вперше розроблений блискучим шотландським теоретиком Джеймсом Клерком Максвеллом, він служить картою невидимих світів багатьох нових частинок.
Але це не ідеально. Є те, що ми бачили в природі – від темної матерії до блоків нейтрино, – що в даний час здається недосяжним для стандартної моделі.
У такі моменти фізики коригують основні припущення в моделі і перевіряють, чи краще вони пояснюють те, що ми бачимо.
“У попередніх розрахунках передбачалося, що коли мезон розпадається, між його продуктами не відбувається подальшої взаємодії” Фізик Денні Ван Дейк З Цюріхського університету в 2018 році.
“У наших нещодавніх розрахунках ми включили адитивний ефект: далекосяжні ефекти називаються Чарівним кільцем”.
Деталі цього ефекту не для любителів, і це не зовсім стандартний зразок матеріалу.
Коротше кажучи, це передбачає складні взаємодії гіпотетичних частинок – частинок, які не тривають достатньо довго, щоб кудись піти, але виникають в принципі при коливаннях квантової невизначеності – та взаємодії продуктів розпаду після їх розщеплення.
Цікаво те, що пояснюючи колапс мезону через цю спекулятивну магічну петлю, значення аномалії переходить до переконливо 6,1 сигми.
Незважаючи на стрибок, це не проблема шампанського. Потрібно зробити більше роботи, включаючи складання відгуків, у світлі цього нового процесу.
“Через два-три роки у нас, мабуть, вистачить грошей, щоб підтвердити наявність достовірної аномалії, яка дозволяє говорити про відкриття”. Марчін Хжащ з Цюріхського університету Він сказав у 2018 році (Знаєте, зараз 2021 рік, і ми все ще неповні, але наближаємось).
Якщо її підтвердити, вона продемонструє достатню гнучкість у Стандартній моделі, щоб розширити її межі, що може виявити шляхи до нових областей у фізиці.
Це невелика тріщина, і він все ще міг щось виявити. Але ніхто не сказав, що розгадати найбільші загадки у Всесвіті буде легко.
Дослідження 2018 року було опубліковано в Європейський фізичний журнал C.; Результати до 2021 року рецензуються, але доступні для перевірки дослідниками arXiv.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
