Обнаружена "дыра" в Стандартной модели физики: результаты на БАК опровергают это

За более чем 12 лет с момента обнаружения бозона Хиггса не было обнаружено новых фундаментальных частиц, в результате чего остаются неразгаданными тайны физики и ученые остаются со Стандартной моделью физики элементарных частиц, которая их не объясняет. Два года назад физики из Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (Фермилаб) сделали шокирующее заявление о том, что масса W-бозона намного выше, чем считалось ранее, что бросило вызов известной теории. С новыми результатами, полученными на Большом адронном коллайдере (БАК), картина наконец прояснилась, пишет Big Tnink.

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

Стандартная модель физики элементарных частиц

За всю историю науки ни одна теория не была проверена более надежно, чем Стандартная модель физики элементарных частиц. Она успешно описывает все известные виды существующих квантовых частиц, а также их свойства и взаимодействия. Стандартная модель была создана для объединения фермионов (кварков и лептонов), составляющих материю и антиматерию, в некую структуру, которая детализирует их взаимодействия посредством обмена бозонами (фотонами, W- и Z-бозонами, глюонами), которые взаимодействует с помощью электромагнитного, слабого и сильного взаимодействия, а также механизм, который придает всем частицам массу покоя.

Эксперимент Фермилаб

В 2022 году физики из Фермилаб шокировали мир, представив доказательства того, что масса W-бозона не согласуется с предсказаниями Стандартной модели. Частица W-бозон, которая бывает как положительно, так и отрицательно заряженной, долгое время считалась тяжелой, короткоживущей фундаментальной частицей, ответственной за изменение вида кварков и лептонов. Масса W-бозона сильно зависит от механизма Хиггса, поскольку именно нарушение электрослабой симметрии придает W-бозону массу.

Поскольку массы частиц Стандартной модели взаимосвязаны, ожидаемая масса W-бозона зависит от масс других частиц, причем, возможно, наиболее важные ограничения исходят от массы t-кварка. Первоначально ранние данные указывали на то, что масса t-кварка может составлять от 165 до 180 ГэВ, что ограничивало бы массу W-бозона не ниже 80,33 ГэВ и не выше 80,40 ГэВ.

Но физики из Фермилаб получили другое значение массы W-бозона — 80,433 ГэВ. Если бы это было правдой, то это была бы "дыра" в Стандартной модели и большая загадка. Многие ученые после этого заявления решили, что или была допущена ошибка в измерениях, или все же со Стандартной моделью что-то не так.

Новая физика или расчеты неверны?

Самое интересное, что ранее группа ученых из Фермилаб не допускала ошибок в расчетах. Поэтому некоторые ученые начинают подозревать, что полученные результаты были намеком на новую физику, котоаря выходит за рамки Стандартной модели.

Но в этом году физики из ЦЕРН провели эксперименты на БАК и создали больше W-бозонов, чем это сделали в Фермилаб. В результате они получили, как считают физики, самую лучшую оценку массы W-бозона и онас составляет 80,367 ГэВ.

Предполагается, что во время измерений Фермилаб могла быть допущена ошибка. Хотя с другой стороны физики не отбрасывают возможность того, что будущие более мощные ускорители частиц могут доказать обратное.

Получается, что Стандартная модель пока выдержала испытание, хотя она не идеальна. Например, она не может описать темную материю, темную энергию и источник асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. Поэтому нельзя точно утверждать, что новой физики не существует, ведь она может только ждать, чтобы ее открыли.

Как уже писал Фокус, ученые считают, что обитаемых планет намного больше, чем предполагается. Авторы исследования считают, что нужно пересмотреть понимание зоны обитаемости звезд.

Также Фокус писал о том, что физики во время экспериментов с атомами обнаружили неожиданный и, казалось бы, невозможный квантовый эффект.