Физики, работающие на ускорителях частиц в ЦЕРНе, только что подтвердили наблюдение очень редкого распада частицы. Более того, небольшие неточности в наблюдениях, похоже, позволяют предположить, что перед нами могут быть скрытые частицы, о существовании которых мы пока ничего не знаем.
Читайте: Чёрные дыры нечто совсем иное – Возможно, Эйнштейн ошибался
Открытие в ЦЕРНе среди элементарных частиц
Учёные, работающие на ускорителях частиц в ЦЕРНе, в первую очередь озабочены анализом результатов экспериментов, в которых частицы, ускоренные до скорости, близкой к скорости света, сталкиваются друг с другом, порождая множество других частиц, по Стандартной модели, описывающей Вселенную вокруг нас.
Эта Стандартная модель описывает, среди прочего, процессы, которые, с одной стороны, могут происходить во Вселенной, а с другой — происходят невероятно редко. По словам исследователей, они только что подтвердили наблюдение чрезвычайно редкого распада частицы.
Главным персонажем только что описанного эксперимента является каон, чрезвычайно интересная частица, входящая в Стандартную модель. Согласно ей, каон — это частица, состоящая из двух кварков (протоны и нейтроны всегда состоят из трёх кварков), верхнего и антиверхнего, странного и антистранного.
Теоретически каон при столкновении может распасться на пион, нейтрино и антинейтрино. Проблема в том, модель показывает, что такой распад происходит только в одном случае из десяти миллиардов каонов.
Эта низкая вероятность такого события никогда не пугала учёных. В рамках эксперимента NA62 физики, работающие в ЦЕРНе, годами сталкивали протоны с неподвижной мишенью, пытаясь обнаружить каоны в обломках, пытаясь внимательно наблюдать за их поведением.
Уже в 2020 году появились первые свидетельства того, что описанный выше крайне редкий распад каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино может наблюдаться в столкновениях.
Однако в то время это было ещё далеко не определённо. Только новейшие исследования позволили достичь уровня открытия 5 сигм, а это значит, что статистическая погрешность такого открытия составляет 0,00006%.
Поэтому мы уверены, что такие столкновения и распады действительно происходят. Конечно, это очень важное достижение в физике элементарных частиц. Однако не самый интересный результат эксперимента NA62.
Исследователи показали, что хотя Стандартная модель предсказывает, что такой распад происходит один раз на 10 миллиардов, эксперименты демонстрируют обратное. Измерения, проведённые в экспериментальной среде, показывают, что распад каона на пион и нейтрино-антинейтрино происходит в 13 случаях из 100 миллиардов.
Разница указывает на важные неточности
Разница может показаться небольшой, но в этом случае она указывает на некоторые неточности, которые могут иметь весьма серьёзные последствия.
Хотя Стандартная модель подробно и очень точно описывает реальность, в ней всё ещё есть некоторые пробелы. На основе этой модели невозможно объяснить такие аспекты реальности, как существование тёмной материи или даже несоответствие между количеством материи и антиматерии во Вселенной.
Физики неизбежно предполагают, что эта модель ещё нуждается в расширении и дополнении. Поэтому вполне возможно, что некоторые частицы до сих пор не открыты и что нас ещё ждут очень важные и, возможно, прорывные открытия.
Небольшое расхождение между моделью и результатами эксперимента NA62 может быть следствием присутствия некоторых пока неизвестных элементарных частиц, влияющих на избыточную частоту распада каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино.
Разгадка этой загадки окажется чрезвычайно сложной задачей, ведь обнаружение потенциально новых частиц потребует поиска процессов, которые происходят один раз на сто миллиардов случаев. Для понимания, открытие и подтверждение распада каона потребовало 10 лет напряжённой работы.
Можно ожидать, что дополнение знаний объяснением аномалии может занять ещё больше времени. С другой стороны, познание реальности на уровне элементарных частиц продолжается уже многие десятилетия. Так что, как ни посмотри, нас ждёт огромная награда – знание того, из чего на самом деле состоит Вселенная, в том числе и мы сами.
Хотите первыми узнавать о Hi-Tech – ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на Telegram
А также читайте самые свежие обзоры на нашем сайте – TehnObzor.RU