Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych przewiduje, że b kwarki powinny rozpadać się jednakowo
Fizycy z Imperial College London iUniwersytety w Bristolu i Cambridge przeanalizowały dane, aby uzyskać taki wynik, przy wsparciu finansowym Rady ds. Nauki i Technologii. Wynik został ogłoszony dzisiaj na konferencji Moriond Electroweak Physics i opublikowany jako wydruk wstępny.
Poza standardowym modelem
Najlepszy jest model standardowyobecnie teoria fizyki cząstek elementarnych opisująca wszystkie znane cząstki podstawowe tworzące nasz Wszechświat oraz siły, z którymi oddziałują. Problem polega na tym, że Model Standardowy nie jest w stanie wyjaśnić niektórych z najgłębszych tajemnic współczesnej fizyki, w tym tego, z czego zbudowana jest ciemna materia oraz braku równowagi pomiędzy materią i antymaterią we wszechświecie.
Dlatego naukowcy poszukiwali cząstek, które zachowują się inaczej, niż można by oczekiwać w modelu standardowym. Celem jest wyjaśnienie niektórych z tych tajemnic.
„Kiedy po raz pierwszy zobaczyliśmy wynikieksperymentu, nasze serca faktycznie biją trochę szybciej” – mówi dr Mitesh Patel z wydziału fizyki Imperial College w Londynie. „Oczywiście jest za wcześnie, aby stwierdzić, czy rzeczywiście jest to odchylenie od Modelu Standardowego”. A jednak te wyniki są najbardziej ekscytującą rzeczą, jaką zrobiłem w ciągu 20 lat w tej dziedzinie.
Budulcem przyrody
Jak twierdzi fizyk, wyniki pochodzą z eksperymentu LHCb, jednego z czterech ogromnych detektorów cząstek w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN.
LHC - największy i najpotężniejszy na świeciezderzacz cząstek - przyspiesza cząstki subatomowe do prędkości bliskiej prędkości światła przed zderzeniem ich ze sobą. Zderzenia te powodują wybuch nowych cząstek, które fizycy następnie rejestrują i badają, aby lepiej zrozumieć podstawowe elementy budulcowe przyrody.
Nowe wymiary kwestionują prawaприроды, которые одинаково относятся к электронам и их более тяжелым собратьям, мюонам, за исключением небольших различий из-за их разной массы. Согласно Стандартной модели, мюоны и электроны взаимодействуют со всеми силами одинаково, поэтому b-кварки, созданные в LHCb, должны распадаться на мюоны так же часто, как и на электроны.
W LHCb obserwuje się bardzo rzadki rozpad pięknego mezonu z udziałem elektronu i pozytonu. Kredyt: Imperial College London.
Jednak nowe pomiary sugerują, że rozpad zachodzi w różnym tempie. Może to oznaczać, że wcześniej niewidoczne cząstki odchyliły łuski od mionów.
„Wynik eksperymentu jest intrygującywskazówka na temat nowej cząstki elementarnej lub siły, która „działa” zupełnie inaczej niż wszystko, co znane nauce, wyjaśnia dr Daniel Moyse. „Jeśli potwierdzą to dalsze pomiary, będzie to miało głęboki wpływ na nasze rozumienie natury na najbardziej podstawowym poziomie”.
Otwarcie złotego standardu
W fizyce cząstek elementarnych złoty standardodkrycia to pięć odchyleń standardowych, co oznacza, że prawdopodobieństwo, że wynik okaże się losowy, wynosi 1 do 3,5 miliona. Nowy wynik to jak dotąd trzy odchylenia. Istnieje prawdopodobieństwo, że pomiar jest statystycznym zbiegiem okoliczności, wynosi 1 do 1000. Dlatego jest zbyt wcześnie, aby wyciągać jakiekolwiek ostateczne wnioski.
„Muszą być nowe, inne cząstki, ponieważnasze obecne rozumienie wszechświata jest pod wieloma względami nieprawdziwe. Chociaż musimy poczekać na potwierdzenie wyników, mam nadzieję, że pewnego dnia będziemy mogli spojrzeć wstecz na to jako punkt zwrotny w fizyce ”- podsumowuje dr Michael McCann.
Teraz współpraca LHCb musi być kontynuowanasprawdzanie ich wyników poprzez zbieranie i analizowanie większej ilości danych, aby sprawdzić, czy nadal istnieją dowody na jakieś nowe zjawiska. Oczekuje się, że eksperyment LHCb rozpocznie zbieranie nowych danych w przyszłym roku po modernizacji detektora.
Czytaj więcej
Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?
Naukowcy odkryli mityczną cząstkę Odderona
Najbardziej tajemnicze zjawisko naturalne. Skąd się bierze piorun kulowy i jak jest niebezpieczny?
b-kwark - kwark o ładunku −⅓ e, należący dotrzecia generacja. Jest lżejszym członkiem dubletu słabych kwarków trzeciej generacji, który zawiera również znacznie cięższy kwark t. Ma masę 4,2-4,7 GeV, prawie 5 razy cięższą niż nukleon. Czas życia kwarka b wynosi około 10⁻¹² s.
LHCb jest najmniejszą z czterech głównychdetektory w zderzaczu LHC w europejskiej organizacji badań jądrowych CERN w Genewie. Eksperyment ma na celu zbadanie asymetrii materii i antymaterii w oddziaływaniach kwarków b.