Учені з ЦЕРНу отримали докази існування нової сили природи

Кварк, розпад, ЦЕРН, Великий адронний коллайдер
Фото: ЦЕРН | Візуалізація експерименту.

Учені з ЦЕРНу продовжують розпочаті на початку року експерименти у Великому адронному колайдері. І, здається, вони стали ще ближчими до "відкриття століття".

Про нову фізику та відкриття нової сили природи заговорили ще в березні цього року, коли вчені з ЦЕРНу заявили про відкриття, яке не вписується в стандартну модель фізики елементарних частинок. Нові результати, отримані за допомогою Великого адронного коллайдера, підтвердили можливе існування нової, невідомої сили, повідомляє Sciencealert.

Стандартна модель

Стандартна модель фізики елементарних частинок описує все, що ми знаємо про фізичні речовини, з яких складається світ навколо нас, каже Гаррі Кліфф, фізик із Кембриджського університету.

Але вона описує тільки три з чотирьох фундаментальних сил: електромагнітну силу, а також сильну та слабку силу, крім гравітації. Також стандартна модель не пояснює природу темної матерії, яка переважає у Всесвіті.

"Тому більшість фізиків упевнені, що є ще сили, які належить відкрити, і вивчення частинок, відомих як в-кварки або красиві кварки, це хороший спосіб відкрити щось нове", — каже Кліфф.

Кварк

Красиві кварки являють собою елементарні частинки, які, у свою чергу, складають більші частки.

Існує шість різновидів кварків:

  • Нижній
  • верхній
  • дивний
  • зачарований
  • красивий
  • істинний

Нижній і верхній кварки складають протони та нейтрони в атомному ядрі.

Протон, кварк, структура
Протон як структура з двох верхніх кварків і одного нижнього кварка
Фото: wikipedia

Красиві кварки нестабільні

Красиві кварки нестабільні: у середньому вони живуть близько 1,5 трильйонних доль секунди, перш ніж розпастися на інші частинки. На те, як розпадаються красиві кварки, може сильно впливати існування інших фундаментальних частинок або сил.

Коли красивий кварк розпадається, він перетворюється на набір легших частинок, таких як електрони, під впливом слабкої взаємодії.

"Нова сила природи може проявити себе непомітно, змінивши частоту розпаду красивих кварків на частки різних типів", — говорить Кліфф.

Попередній експеримент

У березні цього року фізики виявили, що красиві кварки розпадаються на електрони і їхні важчі побратими мюони, з різною швидкістю. Хоча повинні це робити з однаковою частотою.

"Пояснити це можна тільки наявністю нової сили природи, яка втручається в розпад красивіх кварків", — говорить Кліфф.

Великий адронний коллайдер, ЦЕРН
Фрагмент Великого адронного коллайдера
Фото: ЦЕРН

Нові результати

Хоча результат експерименту був дивним, але він не був остаточним. Фізикам потрібні були ще докази. Для цього вони провели ще один експеримент, про результати якого заявили недавно.

"У березні вивчався розпад красивих кварків, об'єднаних у пари з верхніми кварками. А ми вивчили два розпади: в одному красиві кварки були спарені з нижніми кварками, а в іншому вони також були спарені з верхніми кварками", — говорить Кліфф.

За словами вченого, не має значення те, що використовувалися різні пари кварків. Розпад, який відбувається всередині, однаковий, і якщо є нова сила, вона проявиться.

Так і вийшло. На цей раз розпади мюонів відбувалися приблизно на 70% частіше, ніж розпади електрона. За словами вчених, ще залишається велика ймовірність того, що це просто випадковість. Але ця ймовірність вже менша, ніж у березні.

"Хоча результат нового експерименту поки не може претендувати на роль нового відкриття, все ж ми вже на порозі серйозного прориву у фізиці", — говорить Кліфф.

За словами вчених, потрібно ще провести експерименти, щоб точно переконатися в тому, що їм вдалося побачити нову, п'яту силу природи.