Виявлено "дірку" у Стандартній моделі фізики: результати на ВАК спростовують це

За більш ніж 12 років з моменту виявлення бозона Гіґґса не було виявлено нових фундаментальних частинок, унаслідок чого залишаються нерозгаданими таємниці фізики і вчені залишаються зі Стандартною моделлю фізики елементарних частинок, яка їх не пояснює. Два роки тому фізики з Національної прискорювальної лабораторії імені Фермі (Фермілаб) зробили шокуючу заяву про те, що маса W-бозона набагато вища, ніж вважалося раніше, що кинуло виклик відомій теорії. З новими результатами, отриманими на Великому адронному колайдері (ВАК), картина нарешті прояснилася, пише Big Tnink.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стандартна модель фізики елементарних частинок

За всю історію науки жодна теорія не була перевірена більш надійно, ніж Стандартна модель фізики елементарних частинок. Вона успішно описує всі відомі види квантових частинок, що існують, а також їхні властивості та взаємодії. Стандартна модель була створена для об'єднання ферміонів (кварків і лептонів), що складають матерію й антиматерію, в якусь структуру, яка деталізує їхні взаємодії за допомогою обміну бозонами (фотонами, W- і Z-бозонами, глюонами), що взаємодіють за допомогою електромагнітної, слабкої та сильної взаємодії, а також механізму, що надає всім частинкам масу спокою.

Експеримент Фермілаб

У 2022 році фізики з Фермілаб шокували світ, представивши докази того, що маса W-бозона не узгоджується з передбаченнями Стандартної моделі. Частинку W-бозон, яка буває як позитивно, так і негативно зарядженою, тривалий час вважали важкою фундаментальною частинкою з коротким терміном життя, яка відповідальна за зміну вигляду кварків і лептонів. Маса W-бозона сильно залежить від механізму Гіґґса, оскільки саме порушення електрослабкої симетрії надає W-бозону масу.

Оскільки маси частинок Стандартної моделі взаємопов'язані, очікувана маса W-бозона залежить від мас інших частинок, причому, можливо, найважливіші обмеження походять від маси t-кварка. Спочатку ранні дані вказували на те, що маса t-кварка може становити від 165 до 180 Гев, що обмежувало б масу W-бозона не нижче 80,33 Гев і не вище 80,40 Гев.

Але фізики з Фермілаб отримали інше значення маси W-бозона — 80,433 Гев. Якби це було правдою, то це була б "діра" у Стандартній моделі та велика загадка. Багато вчених після цієї заяви вирішили, що або була допущена помилка у вимірах, або все ж зі Стандартною моделлю щось не так.

Нова фізика чи розрахунки неправильні?

Найцікавіше, що раніше група вчених з Фермілаб не допускала помилок у розрахунках. Тож деякі вчені починають підозрювати, що отримані результати були натяком на нову фізику, яка виходить за межі Стандартної моделі.

Але цього року фізики з ЦЕРН провели експерименти на БАК і створили більше W-бозонів, ніж це зробили у Фермілабі. У результаті вони отримали, як вважають фізики, найкращу оцінку маси W-бозона і вона становить 80,367 Гев.

Передбачається, що під час вимірювань Фермілаб могла бути допущена помилка. Хоча з іншого боку фізики не відкидають можливість того, що майбутні потужніші прискорювачі частинок можуть довести протилежне.

Виходить, що Стандартна модель поки що витримала випробування, хоча вона не ідеальна. Наприклад, вона не може описати темну матерію, темну енергію та джерело асиметрії матерії й антиматерії у Всесвіті. Тож не можна точно стверджувати, що нової фізики не існує, адже вона може лише чекати, щоб її відкрили.

Як уже писав Фокус, вчені вважають, що населених планет набагато більше, ніж передбачається. Автори дослідження вважають, що потрібно переглянути розуміння зони населеності зірок.

Також Фокус писав про те, що фізики під час експериментів з атомами виявили несподіваний і, здавалося б, неможливий квантовий ефект.