Коллаборация LHCb в ЦЕРНе обнаружила, что частицы ведут себя не так, как должны, согласно основной теории физики элементарных частиц — Стандартной модели.
Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что b-кварки должны в равной мере распадаться либо на мюоны, либо на электроны. Однако новый результат на LHCb предполагает, что этого может и не происходить. Это указывает на существование новых частиц или взаимодействий, не объясняемых Стандартной моделью.
Физики из Имперского колледжа Лондона и университетов Бристоля и Кембриджа провели анализ данных для получения этого результата при финансовой поддержке Совета по науке и технологиям. Результат объявлен сегодня на конференции Moriond Electroweak Physics и опубликован в виде препринта.
За пределами стандартной модели
Стандартная модель — это лучшая в настоящее время теория физики элементарных частиц, описывающая все известные фундаментальные частицы, из которых состоит наша Вселенная, и силы, с которыми они взаимодействуют. Проблема в том, что Стандартная модель не может объяснить некоторые из самых глубоких загадок современной физики, включая то, из чего состоит темная материя, а также дисбаланс материи и антивещества во Вселенной.
Поэтому исследователи искали частицы, ведущие себя иначе, чем можно было бы ожидать в Стандартной модели. Цель — объяснить некоторые из этих загадок.
«Когда мы впервые увидели результаты эксперимента, наши сердца действительно забились немного быстрее, — рассказывает доктор наук Митеш Патель из отдела физики Имперского колледжа Лондона. — Конечно, слишком рано говорить, действительно ли это отклонение от Стандартной модели. И все же эти результаты — самое захватывающее, что я сделал за 20 лет в этой области».
Строительные блоки природы
Результаты, о которых говорит физик, получены с помощью эксперимента LHCb, одного из четырех огромных детекторов частиц на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа (БАК).
БАК — самый большой и самый мощный в мире коллайдер частиц — он ускоряет субатомные частицы почти до скорости света, прежде чем столкнуть их друг с другом. Эти столкновения производят всплеск новых частиц, которые физики затем записывают и изучают, чтобы лучше понять основные строительные блоки природы.
Новые измерения ставят под сомнение законы природы, которые одинаково относятся к электронам и их более тяжелым собратьям, мюонам, за исключением небольших различий из-за их разной массы. Согласно Стандартной модели, мюоны и электроны взаимодействуют со всеми силами одинаково, поэтому b-кварки, созданные в LHCb, должны распадаться на мюоны так же часто, как и на электроны.
Но новые измерения предполагают, что распад происходит с разной скоростью. Это может свидетельствовать о невиданных ранее частицах, склоняющих чашу весов в сторону от мюонов.
«Результат эксперимента предлагает интригующий намек на новую фундаментальную частицу или силу, которая „работает“ совершенно иначе, чем все известные науке, — объясняет Дэниел Мойс, доктор философии. — Если это подтвердится дальнейшими измерениями, то окажет глубокое влияние на наше понимание природы на самом фундаментальном уровне».
Золотой стандарт открытия
В физике элементарных частиц золотой стандарт открытия — пять стандартных отклонений, это означает, что вероятность того, что результат окажется случайным, составляет 1 из 3,5 млн. Новый результат — это пока три отклонения. Есть вероятность того, что измерение является статистическим совпадением, составляет 1 из 1 000. Поэтому пока рано делать какие-либо твердые выводы.
«Должны быть новые, другие частицы, потому что наше нынешнее понимание Вселенной во многих отношениях не соответствует действительности. Хотя нам нужно дождаться подтверждения результатов, я надеюсь, что однажды мы сможем оглянуться на это как на поворотный момент в физике», — заключает доктор наук Майкл Макканн.
Теперь коллаборация LHCb должна продолжить проверку своих результатов путем сопоставления и анализа большего количества данных, чтобы увидеть, остались ли доказательства некоторых новых явлений. Ожидается, что эксперимент LHCb начнет сбор новых данных в следующем году после модернизации детектора.
Читать далее
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?
Ученые обнаружили мифическую частицу Оддерона
Самое таинственное природное явление. Откуда берется шаровая молния и чем она опасна?