Резултатите, публикувани тази седмица от експеримента LHCb на Големия адронен колайдер, най-големият ускорител на частици в света от ЦЕРН близо до Женева, показват, че частиците не се държат по начина, по който би трябвало, според водещата теория на физиката на частиците - Стандартният модел.
С други думи: има индикации за нови частици или природни сили, които все още не познаваме.
Експериментът LHCb разглежда главно дънните кварки (b-кварки, преди наричани красиви кварки beauty (bottom)), един от шестте вида кварки, градивните елементи на протони, неутрони и мезони. Ако b-кварките в Големия адронен колайдер се произвеждат в така наречените B-мезони, те трябва да се разпаднат до електрони или по-тежкия им вариант, мюони, в еднаква мярка и точно колко често това се случва, прогнозира споменатият Стандартен модел.
Но сега стойностите на разпадането на B-мезоните, измерени в LHCb, се отклоняват от прогнозите на Стандартния модел, което може да сочи към съществуването на нови частици или взаимодействия, които не са обяснени от Стандартния модел.
Физици от Имперския колеж в Лондон са разгледали данните от LHCb и резултатите от този анализ са обявени на конференцията в Moriond Electroweak Physics и публикувани като препринт за обсъждане.
Отвъд Стандартния модел
Стандартният модел. Илюстрация: Science is Beauty
Стандартният модел е най-добрата в момента теория на физиката на частиците, описваща всички известни фундаментални частици, които изграждат нашата Вселена и силите, с които те взаимодействат.
Стандартният модел обаче не може да обясни някои от най-дълбоките загадки в съвременната физика, включително от какво е направена тъмната материя и дисбаланса на материята и антиматерията във Вселената.
Следователно изследователите търсят частици, които се държат по различен начин от този, който се очаква в Стандартния модел, за да обяснят някои от тези загадки.
Експериментът LHCb е един от четирите големи експеримента на Големия адронен колайдер в ЦЕРН, разположен под земята на френско-швейцарската граница близо до Женева. Кредит: CERN
Градивните елементи на природата
Днешните резултати са получени от експеримента LHCb, един от четирите огромни детектора на частици в Големия адронен колайдер на ЦЕРН (LHC).
LHC е най-големият и най-мощен ускорител на частици в света - той ускорява субатомните частици до почти скоростта на светлината, преди да ги сблъска една в друга. Тези сблъсъци произвеждат взрив от нови частици, които физиците след това записват и изучават, за да разберат по-добре основните градивни елементи на природата.
Новото измерване поставя под въпрос природните закони, които третират еднакво електроните и техните по-тежки братовчеди, мюоните, с изключение на малките разлики поради различните им маси.
Според Стандартния модел, мюоните и електроните взаимодействат с всички сили по един и същ начин, така че дънните кварки, създадени в LHCb, трябва да се разпадат на мюони точно толкова често, колкото и на електрони.
Но тези нови измервания предполагат, че разпадането може да се случва с различна скорост, от което може да предположи, че неизвестни досега частици наклоняват везните.
Отваряне на LHCb детектора за инсталиране на надстройка. Кредит: CERN
Заключението не е окончателно
Оказва се, че с надеждност от 3.1 сигма, резултатите показват съществуването на нова физика, т.е. има шанс 1 на 1000, че резултатът е статистически шум. Това изглежда много, но физиците прилагат по-строга граница от 5 сигма, тоест шансът за шум трябва да бъде само 1 на 3,5 милиона. Едва тогава те говорят за реални доказателства. Така че да бъдем търпеливи.
Ако наистина има мова физика, това може да означава, че има екзотични частици като Z' бозони и лептокварки.
Изследователите се надяват в близко бъдеще да потвърдят резултатите от LHCb с помощта на детектора Belle II в Япония.
Справка: Test of lepton universality in beauty-quark decays, arXiv:2103.11769 [hep-ex] arxiv.org/abs/2103.11769
Източник: New result from the LHCb experiment challenges leading theory in physics, Hayley Dunning, Imperial College London
