Ответы на самые большие загадки могут лежать далеко за пределами традиционных парадигм.
В декабре 2015 года физики элементарных частиц шумели от волнения: Стандартная модель, которая доминировала в физике в течение 40 лет и определяет основные составляющие материи и то, как они взаимодействуют, получила нового претендента. На Большом адронном коллайдере в Швейцарии физики объявили о том, что появилась новая частица. Известная в разговорной речи как "дифотонная шишка", новая частица обещала усовершенствовать Стандартную модель, которая не предсказывает ее существование. Она также открыла дверь к возможности решения длинноволновых головоломок, включая природу темной материи.
Примерно через месяц появился еще один потенциальный претендент. Группа физиков-ядерщиков из Института ядерных исследований Венгерской академии наук опубликовала статью об аномалии, обнаруженной при распаде бериллия-8. Они предположили, что аномалией может быть "темный фотон", один из носителей силы, который, как считалось, диктует действие темной материи.
На первый взгляд, ни один из этих экспериментов не кажется более жизнеспособным, чем другой. Однако реакция на каждый из них не могла быть более различной. В то время как сотни теоретических работ были опубликованы на "дифотонной шишке", почти ни одна из них не последовала за венгерской.
О новых идеях часто судят по тому, как далеко они находятся за пределами систем, которые определяют наше понимание мира.
Что вызвало такую дихотомию? Хотя с тех пор было приведено много факторов, включая репутацию венгерских ученых, кажется, что истинная разница между этими двумя экспериментами сводится к чему-то более тонкому: Ожидания и отклонение от этих ожиданий.
В науках о новых идеях часто судят по тому, как далеко они находятся за пределами систем, которые определяют наше понимание мира - систем, которые являются не только научными, но и социальными. Но когда дело доходит до разгадки наших самых стойких загадок в физике, таких как состав темной материи, которая до сих пор сопротивлялась любым попыткам прояснения традиционной физики, то жизненно важными могут оказаться претензии извне этой парадигмы.
Первый удар по экспериментам с бериллием-8 научный: Модель Вселенной, которую она требует, также нуждается в физике, выходящей далеко за пределы того, что предсказывается Стандартной моделью.
Хотя команда из UC-Irvine обнаружила, что данные Венгрии не противоречат никаким существующим экспериментам, модель, которую они предложили для объяснения новой частицы, должна быть запутанной. В конце концов, ученые должны были объяснить, почему эта новая частица не появилась бы в годы предыдущих экспериментов. Они предполагают, что это частица взаимодействует с нейтронами, а не с протонами и испытывает до сих пор неизвестную силу с диапазоном, примерно в 12 раз превышающим размер протона. Именно с этой моделью сталкиваются многие ученые.
"Вопрос в том, почему природа выбрала такую сложную модель только для того, чтобы объяснить этот феномен", - говорит Рувен Эссиг, профессор физики Института теоретической физики Университета Стоуни Брук.
"У нас есть такая красивая, последовательная теория в Стандартной модели", - сказал Эссиг. "Если появляется что-то, что не вписывается ни в одну из этих теорий и, возможно, требует уникальной, замысловатой новой модели, чтобы она вписывалась во что-либо, тогда это делает нас очень скептичными".
Существуют и другие научные аспекты эксперимента "бериллий-8", которые могут быть и были подняты в качестве вопросов, вызывающих озабоченность. Венгерские экспериментаторы работают в основном в области ядерной физики, а не физики частиц; их обнаружение происходило на одном маленьком устройстве, на одно множество магнитуд менее чувствительном, чем два массивных первоклассных детектора - ATLAS и CMS, которые перепроверяют каждое открытие на Большом адронном коллайдере.
Группа также опубликовала две предыдущие работы с аналогичными утверждениями о новых частицах, включая утверждение 2008 года о потенциальной частице с энергией 12 МэВ и утверждение 2012 года о частице с энергией 13,45 МэВ. Действительно, исследователи, похоже, склонны публиковать только работы с аномалиями экспериментов с бериллием-8, что некоторые видят как потенциальное отклонение подтверждения.
Эти опасения играют на втором ударе по эксперименту с бериллием-8. Однако этот второй удар более социологический, чем научный.
"Там, где утверждения становятся немного менее жизнеспособными, часть скептицизма сообщества связана с тем, что это не то место, где, как мы думали, должна была появиться физика", - объясняет Тим Тейт, физик-теоретик из UC-Irvine, и член группы, которая вывела венгерский эксперимент из неясности с помощью своей собственной теории. Он говорит, что эта оценка относится как к лаборатории, из которой вышла предлагаемая частица, так и к той категории, в которую она попадает, будучи частицей легкой массы, физики ожидали бы увидеть ее уже в предыдущих экспериментах. Так же как и то, что сообщество ожидало бы в качестве источника новой физики.
