18 августа 2018, суббота

Частицы Бога. Американские физики нашли "дыру" в мироздании

Независимые друг от друга эксперименты на трех коллайдерах показали ошибочность одного из постулатов Стандартной модели физики
EPA

Независимые друг от друга эксперименты на трех коллайдерах показали ошибочность одного из постулатов Стандартной модели физики

Ученые из Калифорнийского университета открыли феномен, который не вписывается в Стандартную модель физики элементарных частиц

Они открыли аномалию в поведении лептонов различных поколений, т.е. доказали, что так называемая лептонная универсальность, входящая в Стандартную модель, не является догмой.

Открытие было осуществлено при помощи экспериментов на адронном коллайдере BaBar в Национальной ускорительной лаборатории Стэнфордского университета.

Его также подтвердили независимые аналогичные эксперименты в Японии и Швейцарии. Вероятность того, что отклонение действительно найдено, составляет 99,95%, утверждают ученые.

А раз так, значит, Стандартная модель получила пробоину. Серьезную, хотя, разумеется, не первую и, вероятно, не последнюю.

Элементарные частицы

Результаты исследования были опубликованы в авторитетном журнале Nature.


Наблюдения американских физиков подтвердил эксперимент в CERN

Наблюдения американских физиков подтвердил эксперимент в CERN


Это неудивительно. Стандартная модель физики элементарных частиц – одна из фундаментальных теорий, которая хорошо зарекомендовала себя в XX веке. Она объединила множество идей о том, как устроена материя, а также предсказала существование множества частиц, которые позже действительно были обнаружены экспериментальным путем.

Всего Стандартная модель описывает взаимодействие 37 элементарных частиц.

Многие физики изначально предсказывали, что Стандартная модель окажется несовершенной, а точнее – не окончательной. В частности, много говорилось о том, что она не описывает массу нейтрино и ряд других явлений.



Опровержение лептонной универсальности, которая является частью Стандартной модели, вызвало большой интерес в научном мире.

Лептонная универсальность описывает лептоны (электрон, мюон и тау-лептон), которые отличаются массой и временем жизни, но должны быть одинаковы по свойствам взаимодействия с другими частицами.

Многочисленные эксперименты с электронами и мюонами до сих пор подтверждали положения Стандартной модели.


Ускоритель частиц SLAC, на котором было совершено открытие, с высоты птичьего полета / Stanford University

Ускоритель частиц SLAC, на котором было совершено открытие, с высоты птичьего полета / Stanford University


Но эксперименты группы американских физиков на коллайдере BaBar с распадом B-мезонов, в результате которого образуются лептоны, показали, что Стандартная модель неверно описывает происходящее с тау-лептонами.

При распаде В-мезона лептонная универсальность не соблюдается — при столкновениях с его участием чаще рождаются тау-лептоны, чем электроны и мюоны. Это противоречит лептонной универсальности и Стандартной модели.

Раньше это обстоятельство было не изучено в силу того, что с тау-частицами проведено меньше экспериментов, отмечает Франко Севилья, один из авторов исследования. “Тау-лептоны намного сложнее изучать, потому что они быстрее распадаются”, - констатирует ученый.

Тот факт, что наблюдения американских ученых подтвердили лаборатории в японском исследовательском центре Belle и европейском CERN, заставляет исследователей говорить о высокой вероятности того, что в наших существующих представлениях о мире действительно найдена “уязвимость”.

В физике элементарных частиц об открытии того или иного эффекта заявляют, если в ходе экспериментов достигнуты пять стандартных отклонений, т.е. вероятность ошибки составляет один к двум миллионам.



В исследовании Севильи и его коллег статистика пока чуточку не дотягивает до нужных цифр – достигнут показатель четырех стандартных отклонений.

Однако, Севилья убежден, что раз один и тот же эффект был достигнут в ходе трех независимых друг от друга экспериментов, то и дальнейшие подтверждения не заставят себя ждать.

Теория всего

Если предположить, что Севилья прав, и найденная им аномалия будет подтверждена, Стандартную модель придется пересмотреть.

Поведение тау-частиц потребует какого-то объяснения, что приведет за собой появление откорректированной формы Стандартной модели, либо же и вовсе – новой единой теории. Или, как часто говорят, “теории всего”.



Собственно, Стандартная модель уже не может считаться “теорией всего”, поскольку не описывает темную материю, темную энергию и не включает в себя гравитацию.

Впервые о необходимости переосмысления Стандартной модели и ее расширении заговорили в 2002 году после открытия нейтринных осцилляций – превращения нейтрино в антинейтрино, что предполагает наличие у нейтрино массы.

Поиск отклонений от Стандартной модели стал настолько популярной темой для исследований, что даже получил название “новая физика”.

В рамках новой физики ученые ставят перед собой задачи дать ответы на вопросы, которые Стандартная модель не учитывает либо же не может объяснить. Например, происхождение массы, нейтринные осцилляции, ассиметрия материи и антиматерии, происхождение темной энергии.

Отдельную ветвь исследований представляют собой попытки согласовать математический аппарат Стандартной модели с общей теорией относительности.

Хотите знать не только новости, но и что за ними стоит?

Читайте журнал Новое Время онлайн.
Подпишитесь прямо сейчас

Читайте 3 месяца за 59 грн

Читайте срочные новости и самые интересные истории в Viber и Telegram Нового Времени.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Научпоп ТОП-10

опрос

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: