Намек на новую физику: ученые обнаружили явление, которое возникает 1 раз на 10 млрд случаев

Когда протоны сталкиваются с бериллиевой мишенью в Протонном суперсинхротроне ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям), то может возникнуть небольшое количество субатомных частиц под названием каоны. Физики считают, что из этих каонов примерно один из 10 млрд распадется на положительно заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино. И теперь ученые обнаружили это событие. Данный распад каона является подходящим кандидатом для открытия совершенно новой физики элементарных частиц, пишет Popular Mechanics.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Фундаментальные строительные блоки всей материи, кварки (субатомные частицы) могут полностью преобразоваться в другие частицы, когда их сталкивают в ускорителе частиц. Примерно в 6% случаев такое превращение приводит к образованию каона, еще одной субатомной частицы.

Примерно в одном из 10 миллиардов случаев положительно заряженный каон распадается на положительно заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино. Несмотря на то, что каждую секунду в этих экспериментах образуется примерно миллиард вторичных частиц, нужно много времени, чтобы найти единственное исключение из того, что является правилом в текущем понимании Стандартной модели физики элементарных частиц. Теперь же группа физиков из ЦЕРН, которая занимается изучением очень редких распадов каона, заявили о том, что они обнаружили чрезвычайно редкий распад субатомной частицы.

Для создания каонов физики использовали ускоритель частиц под названием Протонный суперсинхротрон. Это второй по величине после Большого адронного коллайдера ускоритель частиц в ЦЕРН. Протонный суперсинхротрон выпускает поток высокоэнергетических протонов в бериллиевую мишень, создавая вторичный пучок, который состоит всего из 6% каонов. Частицы попадают в вакуумный бак, где детектор измеряет полученный результат.

Изучение каонов и их распада имеет решающее значение для понимания физики, поскольку частицы чрезвычайно чувствительны к отклонениям от предсказания Стандартной модели физики элементарных частиц, говорят ученые.

Распад каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино является одним из немногих случаев, когда можно обнаружить новую физику элементарных частиц. Но ученые говорят, что поиск намеков на новую физику в этом чрезвычайно редком распаде требует больше данных.

Подобный распад был предсказан Стандартной моделью физики элементарных частиц и даже технически его обнаруживали раньше. Но впервые физики смогли измерить это событие со статистической значимостью всего в 5 стандартных отклонений или в 5 сигм. Чем выше сигма, тем меньше вероятность того, что обнаружение было случайностью и тем больше вероятность того, что предположения ученых верны. Если достигается преодоление порога в 5 сигм, то это приводит к новому открытию. Так уже было с бозоном Хиггса, который обнаружили в 2012 году.

Теперь физики приступили к изучению характеристик чрезвычайно редкого распада, чтобы убедиться, что это именно тот самый 1 из 10 млрд случаев, который может привести к открытию неизвестной физики.

Как уже писал Фокус, астрофизики обнаружили неизвестную силу природы и считают, что темная материя взаимодействует с обычной материей без гравитации. Темная материя помогает удерживать галактики вместе и объясняет загадочное движение звезд.