Физики снова заговорили о возможных трещинах в самой успешной теории современной науки. На прошлой неделе внимание научного сообщества привлекли новые результаты с Большого адронного коллайдера, где были представлены данные по редким распадам частиц. Пока никто не объявляет об открытии новой физики, однако некоторые измерения продолжают демонстрировать небольшие отклонения от того, что предсказывает Стандартная модель — теория, описывающая все известные элементарные частицы и их взаимодействия, кроме гравитации.
На первый взгляд ситуация выглядит довольно буднично. Речь идёт не о новой частице, выскочившей из данных словно чёртик из табакерки, и не о сенсационном сигнале с достоверностью в десятки сигм. Вместо этого физики наблюдают нечто гораздо более раздражающее и одновременно интригующее — статистические намёки. В некоторых редких распадах мезонов количество событий или их характеристики оказываются немного не такими, какими их ожидают увидеть теоретики.
Проблема заключается в том, что современная физика уже сталкивалась с подобными историями. За последние десять лет вокруг Большого адронного коллайдера возникло несколько весьма громких аномалий. Некоторые из них даже породили сотни научных статей с попытками объяснить наблюдаемое поведение новыми частицами, дополнительными измерениями пространства или экзотическими силами природы.
Но по мере накопления данных большинство этих аномалий постепенно растворялось. Новые измерения уменьшали погрешности, и загадочные отклонения возвращались обратно в рамки обычной статистики.
Именно поэтому нынешняя осторожность исследователей выглядит вполне оправданной. Никто не хочет повторения ситуации, когда громкие заявления о «крахе Стандартной модели» через пару лет превращаются в скучное уточнение экспериментальных ошибок. Тем не менее интерес к новым результатам остаётся высоким по одной простой причине: Стандартная модель слишком хороша.
Это может показаться странным. Обычно учёные радуются, когда теория успешно объясняет наблюдения. Однако в случае современной физики элементарных частиц ситуация почти противоположная. Исследователи прекрасно знают, что Стандартная модель неполна. Она ничего не говорит о природе тёмной материи. Она не объясняет тёмную энергию. Она не включает гравитацию в квантовое описание мира. Она не отвечает на вопрос, почему массы частиц имеют именно такие значения. И она не объясняет, почему во Вселенной оказалось больше материи, чем антиматерии.
Другими словами, мы абсолютно уверены, что существующая теория не является окончательной. Но при этом все эксперименты продолжают подтверждать её с поразительной точностью. Физики оказываются в странном положении человека, который знает, что за стеной должна быть дверь, но сколько бы ни простукивал поверхность, слышит лишь монолитный бетон.
Поэтому каждая новая аномалия вызывает такой интерес. Даже небольшое отклонение может оказаться первым намёком на скрытую физику. Если за наблюдаемыми эффектами действительно стоят неизвестные частицы, то они могут быть слишком тяжёлыми для прямого рождения на коллайдере. В этом случае их присутствие проявляется лишь косвенно — через едва заметное влияние на вероятности редких распадов.
Существует любопытная историческая параллель. В XIX веке астрономы заметили небольшие отклонения в движении Урана. В итоге это привело к открытию Нептуна. Позже похожие отклонения в орбите Меркурия не удалось объяснить новой планетой, зато они стали одним из ключей к общей теории относительности. История науки показывает, что маленькие аномалии иногда открывают дорогу к крупнейшим революциям.
Однако она показывает и другое. На каждую аномалию, которая переворачивает науку, приходятся десятки аномалий, исчезающих после более точных измерений. Поэтому сейчас невозможно сказать, наблюдаем ли мы первые признаки новой физики или просто очередную статистическую флуктуацию.
С моей точки зрения, наиболее интересна не сама аномалия, а её контекст. После открытия бозона Хиггса в 2012 году многие ожидали, что коллайдер быстро обнаружит целый зоопарк новых частиц. Прошло более десяти лет, мощность ускорителя выросла, объёмы данных увеличились многократно, а новых фундаментальных частиц так и не появилось. Это заставляет всё больше физиков задумываться о том, что следующая революция может выглядеть совсем не так, как предыдущие. Возможно, новые законы природы не прячутся за очередным энергетическим порогом. Возможно, они проявляют себя лишь через тонкие и едва уловимые эффекты в уже известных процессах.
Поэтому каждый новый намёк на отклонение от Стандартной модели сегодня изучают с особым вниманием. Пока рано говорить о сенсации. Но если через несколько лет статистика продолжит расти, а аномалия не исчезнет, именно такие скучные на первый взгляд графики могут войти в учебники как первые свидетельства того, что за пределами известной нам физики действительно скрывается нечто большее.
Свежие новости физики с авторской оценкой и моими комментариями регулярно.
Поставьте лайк и подпишитесь, чтобы не пропускать обновления! Это поможет каналу развиваться, а вам видеть больше интересного из мира физики!