Два мира, которые не могут ужиться
Современная физика держится на двух столпах:
- Общая теория относительности Эйнштейна — объясняет гравитацию и устройство Вселенной в больших масштабах.
- Стандартная модель — описывает элементарные частицы и три другие фундаментальные силы (электромагнетизм, сильное и слабое ядерные взаимодействия).
Но эти теории несовместимы! Они работают в своих рамках, но не могут объяснить друг друга. Ученые десятилетиями ищут "теорию всего", которая объединила бы их. Один из главных кандидатов — теория струн, предполагающая, что все частицы — это крошечные вибрирующие струны.
Но как проверить то, что нельзя увидеть?
Хитрый план ученых: искать то, чего не должно быть
Вместо того чтобы искать подтверждения теории струн, физики решили пойти от обратного — найти явление, которое эта теория категорически запрещает. Если такое явление обнаружится, теория струн окажется под угрозой.
И вот цель найдена — гипотетическая частица "5-плет"(пятичленный мультиплет).
Что такое 5-плет и почему его нельзя найти в теории струн?
5-плет — это семейство из пяти частиц, связанных слабым ядерным взаимодействием. Ученые проанализировали математику теории струн и пришли к выводу: такая частица в ней невозможна.
Это как если бы в меню вашего любимого ресторана не было бургера, а вам его вдруг подали. Значит, либо повар нарушил правила, либо меню — неполное.
Может ли Большой адронный коллайдер найти 5-плет?
Пока не нашли, но это не значит, что его нет. Возможно, он слишком тяжелый или распадается так, что его сложно засечь. Хоть 5-плет пока и не обнаружен, но учёные уже определили, что его масса, если он существует, превышает 650–700 ГэВ — примерно в пять раз больше массы бозона Хиггса. Сложность обнаружения связана с огромным количеством необходимой для этого энергии для - порядка нескольких триллионов электрон-вольт. Кроме того, он ведет себя очень скрытно: распадается на слабосигнальные частицы, часть из которых вообще не оставляет следов в детекторах. Это создаёт так называемые «исчезающие треки», напоминающие внезапно обрывающиеся в снегу следы.
Но если его обнаружат — это будет научная бомба:
- Теория струн окажется под вопросом (а может, и вовсе неверной).
- 5-плет может быть частицей темной материи — таинственной субстанции, из которой состоит 85% Вселенной!
Что дальше?
Если 5-плет найдут — это перевернет физику. Если нет — теория струн устоит, но загадка темной материи останется.
Одно ясно: наука на пороге грандиозного открытия. Осталось только дождаться результатов экспериментов на БАК.