Фізики, що працюють на колайдері, виявили дивні речі, що не піддаються поясненню з точки зору класичної фізики

Mar 18 7:00 2020 Друк цієї статті

До останнього часу практично всі отримані результати більш-менш вкладалися в рамки базової теорії фізики елементарних частинок, відомої під назвою Стандартна Модель. Однак, деякий час тому в даних експерименту LHCb почали проявлятися незначні відхилення між теоретичними передбаченнями та експериментальними даними. І після трьох років ретельного аналізу даних це аномальне невідповідність залишається незмінним, що може служити потенційним покажчиком на присутність якоїсь поки невідомою вченим нової галузі фізики.

Прискорювачі частинок, якщо дивитися на це все з сильно спрощеною точки зору, виробляють пошуки нових частинок за допомогою всім відомого рівняння E=mc2, згідно з яким енергія і маса елементарних частинок є еквівалентами. Прискорювачі частинки розганяють до швидкостей, дуже близьких до швидкості світла, і зіштовхують їх один з одним або мішенями з різних матеріалів в областях, де встановлені високочутливі детектори. При таких зіткненнях частина енергії перетворюється в інші частинки, які практично ніколи не зустрічаються в "чистому вигляді", саме таким чином і був виявлений знаменитий бозон Хіггса. Точно таким же чином учені шукають і нові галузі фізики, аналізуючи процеси розпаду, звані терміном загасання.

Найбільш широко вивченим рідкісним видом загасання частинок є B0 -> K*0µ µ (розпад B-мезона на каон і два мюона). Частка B0 складається з нижнього і анти-нижнього кварків, коли вона розпадається зазначеним вище видом загасання, утворюється каон K*0, складається з нижнього і анти-дивного кварків, який продовжує затухати далі, плюс два мюона, які є більш важкими "родичами" електрона.

Вивчення цього виду розпаду може його рідкістю. Лише деякі з мільярдів зіткнень часток в колайдері породжують мезон B0, і лише мала частина цих мезонів буде затухати за допомогою цікавить вчених виду розпаду. З-за цього фізикам потрібна величезна кількість даних для збору статистики, яка дає відповідь на питання, чи відповідає теорії спостережуване явище? Проведений нещодавно аналіз наявних даних показав, що невідповідність, про який згадувалося вище, все ще зберігається, але наявних даних ще недостатньо для отримання достовірності результатів у 5 сигма, після яких можна оголошувати про яке відбулося відкриття.

Так в чому ж полягає знайдене вченими невідповідність? Відповідно до Стандартної Моделі, отримані під час розпаду вторинні частки повинні розлітатися з точки розпаду під певними кутами, які залежать від багатьох факторів, включаючи енергію, масу і взаємодії між частинками. Ці кути, в свою чергу, використовуються для обчислення так званих асиметрій, таких, як асиметрія між рухаються вперед і назад мюонами в даному конкретному випадку. Переважна більшість значень цих асиметрій вписується в рамки Стандартної Моделі, але в деяких випадках комбінація кутів в системі загасання дає таке значення, яке досить відчутно відрізняється від пророкувань Стандартної Моделі.

Причина, яка викликає появу невідповідності, поки ще невідома. Нею може бути якась нова частинка, але фізики не виключають існування і більш "приземлених" пояснень, таких, як взаємодії між кварками, які можуть чинити додатковий вплив на все, що відбувається.

В найближчому часі вчені експерименту LHCb збираються провести ще один розширений аналіз даних, які будуть включені масиви, зібрані в 2017 і 2018 році. Це, згідно живиться надіям, дозволить їм наблизитися впритул до рівня достовірного наукового відкриття, що стане основою для нових захоплюючих "історій" в області фізики.