แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคทำนายว่าบีควาร์กควรจะสลายตัวเท่ากัน
นักฟิสิกส์จาก Imperial College London และมหาวิทยาลัยบริสตอลและเคมบริดจ์วิเคราะห์ข้อมูลเพื่อสร้างผลลัพธ์นี้ด้วยการสนับสนุนทางการเงินจากสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี วันนี้ประกาศผลที่การประชุม Moriond Electroweak Physics และได้รับการตีพิมพ์เป็นแบบเตรียมพิมพ์
นอกรุ่นมาตรฐาน
รุ่นมาตรฐานจะดีที่สุดปัจจุบันเป็นทฤษฎีฟิสิกส์ของอนุภาคที่อธิบายอนุภาคพื้นฐานที่รู้จักทั้งหมดที่ประกอบเป็นจักรวาลของเราและพลังที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กัน ปัญหาคือแบบจำลองมาตรฐานไม่สามารถอธิบายความลึกลับที่ลึกซึ้งที่สุดในฟิสิกส์ยุคใหม่ได้ รวมถึงสิ่งที่สร้างสสารมืดและความไม่สมดุลของสสารและปฏิสสารในจักรวาล
ดังนั้นนักวิจัยจึงมองหาอนุภาคที่มีพฤติกรรมแตกต่างจากที่คาดไว้ในแบบจำลองมาตรฐาน เป้าหมายคือการอธิบายความลึกลับบางอย่างเหล่านี้
“เมื่อเราเห็นผลครั้งแรกการทดลองจะทำให้หัวใจของเราเต้นเร็วขึ้นเล็กน้อย” Mitesh Patel ปริญญาเอกจากภาควิชาฟิสิกส์ที่ Imperial College London กล่าว “แน่นอนว่ายังเร็วเกินไปที่จะบอกว่านี่เป็นการเบี่ยงเบนจากโมเดลมาตรฐานอย่างแท้จริงหรือไม่” แต่ผลลัพธ์เหล่านี้คือสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดที่ฉันเคยทำในรอบ 20 ปีในสาขานี้”
การสร้างกลุ่มธรรมชาติ
ผลลัพธ์ที่นักฟิสิกส์กล่าวว่ามาจากการทดลอง LHCb ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องตรวจจับอนุภาคขนาดใหญ่สี่ตัวที่ Large Hadron Collider (LHC) ของ CERN
LHC - ใหญ่ที่สุดและทรงพลังที่สุดในโลกเครื่องชนกันของอนุภาค - มันจะเร่งอนุภาคย่อยของอะตอมให้เข้าใกล้ความเร็วแสงก่อนที่จะชนกัน การชนเหล่านี้ก่อให้เกิดอนุภาคใหม่ ๆ ที่นักฟิสิกส์บันทึกและศึกษาเพื่อทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของธรรมชาติให้ดีขึ้น
มิติใหม่ท้าทายกฎหมายธรรมชาติซึ่งปฏิบัติต่ออิเล็กตรอนและคู่ที่หนักกว่า muons ในลักษณะเดียวกันยกเว้นความแตกต่างเล็กน้อยเนื่องจากมวลที่แตกต่างกัน ตามแบบจำลองมาตรฐานมิวออนและอิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับกองกำลังทั้งหมดในลักษณะเดียวกันดังนั้น b quarks ที่สร้างขึ้นใน LHCb ควรสลายตัวเป็นมิวออนบ่อยพอ ๆ กับอิเล็กตรอน
การสลายตัวของเมสันที่สวยงามที่หายากมากโดยมีอิเล็กตรอนเข้าร่วมและโพซิตรอนพบได้ที่ LHCb เครดิต: Imperial College London
แต่การวัดใหม่ชี้ให้เห็นว่าการสลายตัวเกิดขึ้นในอัตราที่แตกต่างกัน สิ่งนี้อาจบ่งบอกถึงอนุภาคที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้กำลังกระดกเกล็ดออกไปจากมิออน
“ผลการทดลองนำเสนอสิ่งที่น่าสนใจคำใบ้เกี่ยวกับอนุภาคหรือแรงพื้นฐานใหม่ที่ "ทำงาน" แตกต่างไปจากสิ่งที่วิทยาศาสตร์รู้จักอย่างสิ้นเชิง Daniel Moyse, Ph.D. อธิบาย “หากได้รับการยืนยันจากการวัดเพิ่มเติม สิ่งนี้จะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความเข้าใจธรรมชาติของเราในระดับพื้นฐานที่สุด”
เปิดมาตรฐานทองคำ
ในฟิสิกส์อนุภาคมาตรฐานทองคำการค้นพบคือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 ค่าซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่ผลลัพธ์จะกลายเป็นแบบสุ่มคือ 1 ใน 3.5 ล้านผลลัพธ์ใหม่คือสามส่วนเบี่ยงเบน มีโอกาส 1 ใน 1,000 ที่การวัดจะเป็นความบังเอิญทางสถิติดังนั้นจึงยังเร็วเกินไปที่จะสรุปได้อย่างชัดเจน
“ จะต้องมีอนุภาคใหม่ที่แตกต่างออกไปเพราะความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลในปัจจุบันของเราไม่เป็นความจริงในหลาย ๆ ด้าน แม้ว่าเราจะต้องรอการยืนยันผล แต่ฉันหวังว่าสักวันเราจะได้มองย้อนกลับไปว่านี่เป็นจุดเปลี่ยนของฟิสิกส์” ดร. ไมเคิลแมคแคนน์สรุป
ตอนนี้การทำงานร่วมกันของ LHCb ต้องดำเนินต่อไปตรวจสอบผลลัพธ์โดยการเรียงและวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อดูว่ายังมีหลักฐานสำหรับปรากฏการณ์ใหม่ ๆ อยู่หรือไม่ การทดลอง LHCb คาดว่าจะเริ่มรวบรวมข้อมูลใหม่ในปีหน้าหลังจากอัปเกรดเครื่องตรวจจับ
อ่านเพิ่มเติม
นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคในตำนานของ Odderon
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ลึกลับที่สุด Ball Lightning มาจากไหนและอันตรายอย่างไร?
b-quark - ควาร์กที่มีประจุ −⅓ e ซึ่งเป็นของรุ่นที่สาม มันเป็นสมาชิกที่เบากว่าของ doublet ควาร์กที่อ่อนแอรุ่นที่สามซึ่งรวมถึงทีควาร์กที่หนักกว่ามากด้วย มีมวล 4.2-4.7 GeV หนักกว่านิวคลีออนเกือบ 5 เท่า อายุการใช้งาน b-quark ประมาณ10⁻¹²วินาที
LHCb มีขนาดเล็กที่สุดในสี่กลุ่มใหญ่เครื่องตรวจจับที่ LHC collider ในองค์กรยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ CERN ในเจนีวา การทดลองนี้ดำเนินการเพื่อศึกษาความไม่สมมาตรของสสารและปฏิสสารในปฏิกิริยา b-quark