Был ажиотаж вокруг того, что было описано как « дразнящие намеки на новую физику » в результате эксперимента LHCb в лаборатории физики элементарных частиц ЦЕРНа, но насколько мы должны быть взволнованы? Короче: немного, но любого, кто задерживает дыхание, ждет неприятное время.
LHCb - один из четырех крупных экспериментов на Большом адронном коллайдере ЦЕРН (LHC) недалеко от Женевы, Швейцария. Как указывает буква «b» в названии, предназначенная для анализа распада частиц, один из известных ароматов кварка , «нижний» или альтернативно, «красивый» кварк.
Нижние кварки намного тяжелее, чем верхние и нижние кварки, из которых состоят протоны и нейтроны обычного атомного вещества, а это означает, что содержащие их частицы могут распадаться на более легкие частицы разными способами. Частицы, содержащие b-кварк, также необычайно долгоживущие, и вместе эти два свойства делают их очень полезными для физиков, ищущих физику за пределами стандартной модели - наше лучшее понимание всех взаимодействий частиц на данный момент.
ЦЕРН и Монблан: исследуйте физику элементарных частиц и ледники в Швейцарии в рамках тура New Scientist Discovery.
Физики элементарных частиц отчаянно нуждаются в каких-либо намёках на расширение стандартной модели, которая в высшей степени хорошо протестирована, но также прискорбно отсутствует, ничего не говоря о гравитации, одной из четырех фундаментальных сил или темной материи и темной энергии, которые, кажется, составляют более 95%. цент космоса.
Это довольно важные пробелы, но когда стандартная модель работает, она действительно работает, давая чрезвычайно точные прогнозы. LHCb, похоже, обнаружил отклонение от этих предсказаний в скорости, с которой определенный тип b-кварк-содержащей частицы, B +, распадается на электрон и его более тяжелого кузена, мюон.
Стандартная модель говорит, что электроны и мюоны должны производиться примерно с одинаковой скоростью в этих распадах, но результат LHCb предполагает, что это не так - и это всего лишь намек на физику, выходящую за рамки стандартной модели, которую исследователи отчаянно пытаются увидеть. .
Подробнее: Что за кварк ?! Почему могут не существовать самые основные строительные блоки материи
Головокружительная штука. Однако факт в том, что слухи об этой аномалии ходили некоторое время - на LHCb в течение большей части десятилетия. Новостные сообщения на этой неделе основаны на опубликованной коллаборацией статье о том, что аномалия прошла уровень статистической значимости «3 сигмы», который физики элементарных частиц обычно считают порогом «интереса».
Результат 3-сигма составляет примерно 1 из 1000, что вы бы увидели подобный шаблон данных, если бы стандартная модель была правильной. Это может показаться довольно убедительным признаком того, что здесь есть что-то новое.
Проблема, однако, в том, что такого рода распады невероятно редки, и при их поиске физикам приходится просеивать весь груз статистических шумов, широко сканируя. Это приводит к, казалось бы, парадоксальному эффекту - чем шире вы смотрите, тем выше вероятность того, что вы увидите что-то, что кажется статистически значимым. Соберите больше данных, и эти аномалии снова исчезнут.
Физика элементарных частиц изобилует эффектами 3-сигма, которые приходили и уходили, поэтому исследователи остановились на гораздо более высоком пороге тестирования для открытия - «5-сигма», что соответствует вероятности примерно 1 из 3,5 миллиона того, что шаблон данных вроде это статистическая случайность.
Это планка, которую достигли в 2012 году эксперименты ATLAS и CMS с бозоном Хиггса - с дополнительной безопасностью, когда два независимых сотрудничества наблюдали одно и то же. LHCb еще многое предстоит сделать. Судя по скорости анализа данных - и тому факту, что LHC был отключен для обновления в течение последних двух лет - пройдет немало времени, прежде чем у них появится что-нибудь более определенное. Выдохнуть.
Вполне вероятно, что эта аномалия исчезнет, как и многие другие до нее. С другой стороны, если есть физика, выходящая за рамки стандартной модели, доступной для подобных LHC, наши знания о ней начнутся с такой аномалии.
Подпишитесь на бесплатный ежемесячный информационный бюллетень о странностях реальности « Затерянные в пространстве-времени».