Новий результат експерименту LHCb кидає виклик новаторській теорії у фізиці

Співпраця LHCb у ЦЕРНі виявила, що частинки поводяться не так, як повинні поводитись відповідно до керівної теорії фізики частинок – Стандартної моделі.

Стандартна модель фізики частинок передбачає це зерна Звані кварками краси, які були виміряні в експерименті LHCb, вони повинні однаково розпадатися на мюони або електрони. Однак новий результат вказує на те, що цього може не статися, що може свідчити про наявність нових частинок або взаємодій, які не були пояснені Стандартною моделлю.

Фізики з Імперського коледжу Лондона та університетів Брістоля та Кембриджа провели аналіз даних, щоб прийти до такого висновку, фінансуючи Раду з науково-технічних установ. Результат був оголошений сьогодні в Моріонд Електрослабка фізична конференція І Опубліковано як приблизний проект.

Поза стандартною моделлю

Стандартна модель – це найкраща на сьогодні теорія фізики частинок, яка описує все, що відомо Фундаментальні частинки З них складається наш Всесвіт і сили, з якими вони взаємодіють.

Однак Стандартна модель не може пояснити деякі найглибші таємниці сучасної фізики, в тому числі і те, що Темна матерія Він складається з дисбалансу речовини та антиречовини у Всесвіті.

Тож дослідники шукали частинки, які поводяться по-різному, ніж можна було очікувати у Стандартній моделі, щоб допомогти пояснити деякі з цих таємниць.

“Ми насправді тремтіли, коли вперше подивились результати, ми були так схвильовані. Наші серця билися трохи швидше”, – сказав д-р Мітч Патель, з Імператорського відділу фізики та один з провідних фізиків, що займаються вимірюванням.

“Поки що рано говорити, чи це насправді є відхиленням від Стандартної моделі, але потенційні наслідки роблять ці результати найбільш захоплюючими справами, які я зробив за останні 20 років у цій галузі. До нас було довгий шлях”.

Будівельні блоки природи

Сьогоднішні результати були отримані за допомогою експерименту LHCb, одного з чотирьох масивних детекторів частинок на Великому адронному колайдері (LHC) Європейської організації з ядерних досліджень (CERN).

LHC є найбільшим і найпотужнішим колайдером частинок у світі – він прискорює субатомні частинки майже до швидкості світла, перш ніж стикатися один з одним. Ці зіткнення виробляють сплеск нових частинок, які фізики реєструють і вивчають, щоб краще зрозуміти основні будівельні блоки природи.

Оновлена ​​аналогія задається питанням про природні закони, які обробляють електрони та їх важчих двоюрідних братів, мюони, симетрично, за винятком невеликих відмінностей через їх різну масу.

Відповідно до Стандартної моделі, мюони та електрони взаємодіють з усіма силами однаково, тому кварки краси, створені в LHCb, повинні розпадатися на мюони так само, як і з електронами.

Але ці нові виміри вказують на те, що розпад може відбуватися з різною швидкістю, що може свідчити про те, що безпрецедентні частинки відкидають ваги від мюонів.

Імператорський доктор. Студент Даніель Мойес, який зробив перше оголошення про результати на конференції з фізики електрослабких моріондів, сказав: «Результат дає цікавий натяк на нову фундаментальну частинку або силу, яка взаємодіє таким чином, як це не вдається частинкам, відомим в даний час науці.

“Якщо це буде підтверджено подальшими вимірами, це матиме глибокий вплив на наше розуміння природи на фундаментальному рівні”.

Не передбачений висновок

У частинках Фізика, Золотим стандартом для виявлення є п’ять стандартних відхилень – це означає, що існує 1 на 3,5 мільйона шансів, що результат буде збігом. Цей результат є трьома відхиленнями – це означає, що все ще існує ймовірність 1 на 1000, що вимірювання є статистичним збігом. Тож поки що рано робити якісь тверді висновки.

Доктор Майкл Макканн, який також відіграв провідну роль в імператорській команді, сказав: “Ми знаємо, що повинні бути нові частинки, щоб їх відкрити, тому що наше сучасне розуміння Всесвіту скорочується багато в чому – ми не знаємо, які 95 відсотків Всесвіту, або чому існує такий дисбаланс. Велика різниця між речовиною та антиречовиною, і ми не розуміємо закономірностей у властивостях частинок, про які ми знаємо.

“Хоча нам доведеться чекати, поки ці результати підтвердяться, я сподіваюся, що одного разу ми будемо дивитись на це як на переломний момент, коли ми почнемо відповідати на деякі з цих фундаментальних питань”.

Тепер співпраці LHCb доведеться додатково перевіряти свої висновки, збираючи та аналізуючи більше даних, щоб перевірити, чи залишаються докази якихось нових явищ. Очікується, що експеримент LHCb почне збирати нові дані наступного року, після модернізації детектора.