Главная / Наука и технологии / Частицы Бога. Американские физики нашли дыру в мироздании

Частицы Бога. Американские физики нашли дыру в мироздании

Частицы Бога. Американские физики нашли дыру в мироздании

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.

Частицы Бога. Американские физики нашли дыру в мироздании

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.

Частицы Бога. Американские физики нашли дыру в мироздании

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.

Читайте также:  В Китае обнаружили гробницу возрастом более 1,4 тысячи лет

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.

Читайте также:  Археологи нашли самый большой древний монетный двор в Европе

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.

  • Читайте также — Золотая лихорадка. NASA начинает охоту за астероидом, который стоит больше, чем вся мировая экономика