Новые результаты эксперимента на БАК бросают вызов ведущей теории физики

Коллаборация LHCb в ЦЕРНе обнаружила, что частицы ведут себя не так, как следует вести себя в соответствии с ведущей теорией физики частиц — Стандартной модели.

Об этом сообщают в Имперском колледже Лондона.

Стандартная модель физики частиц предусматривает, что частицы, называемые b-кварками (также их называют бьюти-кварками или кварками красоты), которые измеряются в эксперименте LHCb, должны распадаться или на мюоны, или на электроны в равной степени. Однако, новый результат свидетельствует о том, что этого может не происходить, что может указывать на существование новых частиц или взаимодействий, не объяснимых Стандартной моделью.

Физики из Имперского колледжа Лондона и Бристольского и Кембриджского университетов провели анализ данных для получения этого результата при финансировании Совета по вопросам науки и технологий. Результат был объявлен сегодня на конференции Moriond Electroweak Physics и опубликован в качестве препринта.

Вне Стандартной модели

Стандартная модель — это лучшая текущая теория физики частиц, описывающая все известные фундаментальные частицы, из которых состоит наша Вселенная, и силы, с которыми они взаимодействуют.

Однако, Стандартная модель не может объяснить некоторые глубокие тайны современной физики, включая то, из чего создана темная материя, и дисбаланс материи и антиматерии во Вселенной.

Поэтому исследователи ищут частицы, ведущие себя иначе, чем можно было бы ожидать в Стандартной модели, чтобы помочь объяснить некоторые из этих тайн.

Доктор Митеш Патель из Департамента физики в Империале и один из ведущих физиков, занимаещихся измерениями, сказал: «Нас действительно трясло, когда мы впервые посмотрели на результаты, мы были так взволнованы. Наши сердца бились чуть быстрее».

«Пока рано говорить, действительно ли это отклонение от Стандартной модели, но потенциальные последствия таковы, что эти результаты являются наиболее увлекательным делом, которое я сделал за последние 20 лет в этой области. Долгий путь понадобился, чтобы до этого добраться», - добавил он.

Строительные блоки природы

Сегодняшние результаты были получены в результате эксперимента LHCb, одном из четырех огромных детекторов частиц на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе.

Новости по подобной теме:

		Впервые получено свидетельство редкого распада бозона Хиггса
		Сделан еще один теоретический шаг к раскрытию тайны темной материи и черных дыр
		В поисках темной материи ученые обнаружили кое-что интересное

БАК — крупнейший в мире и самый мощный коллайдер частиц - он ускоряет субатомные частицы почти до скорости света, прежде чем разбить их друг о друга. Эти столкновения производят всплеск новых частиц, которые физики затем фиксируют и изучают, чтобы лучше понять основные строительные блоки природы.

Обновленное измерение ставит под сомнение законы природы, которые одинаково относятся к электронам и их тяжелым двоюродным братьям, 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 эти новые измерения позволяют предположить, что распад может происходить с разной скоростью, что может предположить, что никогда ранее не виданные частицы отклоняют веса от мюонов.

Аспирант Империала Даниэль Мойзе, который сделал первое объявление о результатах на конференции Moriond Electroweak Physics, сказал: «Результат предлагает интригующий намек на новую фундаментальную частицу или силу, которая взаимодействует таким образом, как это не удается частицам, известным в настоящее время науке».

«Если это подтвердят дальнейшие измерения, это будет глубокое влияние на наше понимание природы на наиболее фундаментальном уровне», - отметил Мойзе.

Не упущенный вывод

В физике элементарных частиц золотым стандартом для открытия являются пять стандартных отклонений — это значит, что вероятность получения результата составляет 1 на 3,5 млн случайностей. Данный результат с тремя отклонениями — это значит, что все еще существует шанс 1 на 1000, что измерения являются статистическим совпадением. Поэтому слишком рано делать какие-то твердые выводы.

Доктор Майкл Макканн, который также сыграл ведущую роль в Имперской команде, сказал: «Мы знаем, что там должны быть новые частицы, чтобы их открыть, потому что наше современное понимание Вселенной не соответствует действительности во многих отношениях — мы не знаем, из чего состоит 95% Вселенной, или почему существует такой большой дисбаланс между материей и антиматерией, и мы также не понимаем закономерностей в свойствах частиц, о которых мы знаем».

«Хотя нам придется ждать подтверждения этих результатов, я надеюсь, что когда-то мы можем оглянуться на это как на переломный момент, где мы начали отвечать на некоторые из этих фундаментальных вопросов», - подчеркнул Макканн.

Теперь, коллаборация LHCb должна продолжить проверку своих результатов путем сбора и анализа большего количества данных, чтобы посмотреть, остаются ли доказательства каких-то новых явлений. Ожидается, что эксперимент LHCb начнет собирать новые данные в следующем году после обновления детектора.

• физика элементарных частиц
• Стандартная модель