Последните изследвания на ЦЕРН намекват за физика извън Стандартния модел на елементарните частици

Стандартният модел не предвижда наблюдаваното в експеримента

Науката винаги изпробва до краен предел общоприетите теории – до момента, в който открием, че те вече не работят. А най-новите резултати от ЦЕРН показват, че е възможно да се намираме на прага на напълно нова физика.

Данните се отнасят за частица, наречена B meson. Би мезонът се състои от b-антикварк и кварк с различен от b аромат. Сегашната теория на физиката на елементарните частици, Стандартният модел, има много специфични предвиждания, отнасящи се до честотата и ъгъла, под които Би мезонът се разпада. Те обаче не отговарят на наблюдаваното в експеримента.

“Нека си го представим в контекста на киното. Успели сме да зърнем само няколкото изтекли сцени от дългоочакван блокбъстър. LHC (Големият адронен ускорител) най-после успява да зарадва феновете с истински първи трейлър“. Това обясни в своето изявление професор Мариус Витек, един от авторите на научния труд.

Действащият Стандартен модел обединява всички познати елементарни частици в единна теория. Според него има 6 вида (аромата) кварки, шест вида лептони (електрон, мюон, тау и съответстващите им неутрино), частици – преносители на взаимодействията (глуон, фотон, Z и W бозони) и Хигс бозон. Частицата B0 мезон е съставена от долен (d) кварк и красив (b) антикварк, като веднъж получена, тя се разпада за 0,0015 наносекунди.

Вероятно несъответствието идва от съществуването нов вид бозон Z’

Би мезоните могат да се разпадат на различни специфични групи частици. (Най-вероятните канали на разпад са чрез получаване на K± мезон или D мезон и още нещо.) Според Стандартния модел тези частици трябва да притежават определена енергия и да бъдат излъчени под определен ъгъл. Но в проведения експеримент се откриват доказателства за рядък разпад, забранен от СМ в дървесно приближение (той все пак е възможен за реализиране чрез Файнманови диаграми тип „пингвин“ и „кутия“). В данните от експеримента LHCb (един от четирите най-големи експеримента в ЦЕРН) при 7 и 8 TeV от 2011 г. и 2012 г. съответно, B0 мезонът се разпада на възбуден K0 мезон и двойка мюон-антимюон. Едно от възможните обяснения за честотата и ъгловото разпределение на този разпад е съществуването на нов вид бозон, Z’, който участва в разпада на Би мезоните.

„До момента всички измервания съответстват на предвижданията в Стандартния модел. Въпреки това ние знаем, че той не може да обясни всички характеристики на Вселената“ – казва Витек. – Поради каква причина материята преобладава в сравнение с антиматерията? Какво представлява тъмната материя? Тези въпроси остават без отговор. Нещо повече, силата, която всеки ден изпитваме – гравитацията – дори не е включена в Стандартния модел.“

Въпреки че тази статия, публикувана в „Journal of High Energy Physics“, определено е обещаваща, наблюдаваното в експеримента все още не е откритие. Сигналът е наблюдаван с достоверност 3,4 пъти сигма. Физиците приемат едно откритие само ако то преминава границата от 5 сигма. Тя означава, че възможността наблюдаваното да е случайност, е по-малка от 1 на 3,5 млн.

В момента LHC набира нови данни – за втора година колайдерът работи при енергия 13 TeV в система център на масите. При добро стечение на обстоятелствата обработката им ще ни открие нов изглед към света на елементарните частици отвъд Стандартния модел.