Натяк на нову фізику: вчені виявили явище, яке виникає 1 раз на 10 млрд випадків

Коли протони стикаються з берилієвою мішенню в Протонному суперсинхротроні ЦЕРН (Європейська організація з ядерних досліджень), то може виникнути невелика кількість субатомних частинок, що називаються каони. Фізики вважають, що з цих каонів приблизно один із 10 млрд розпадеться на позитивно заряджений піон і пару нейтрино-антинейтрино. І тепер вчені виявили цю подію. Цей розпад каона є відповідним кандидатом для відкриття абсолютно нової фізики елементарних частинок, пише Popular Mechanics.

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

Фундаментальні будівельні блоки всієї матерії, кварки (субатомні частинки) можуть повністю перетворитися на інші частинки, коли їх зіштовхують у прискорювачі частинок. Приблизно в 6% випадків таке перетворення призводить до утворення каона, ще однієї субатомної частинки.

Приблизно в одному з 10 мільярдів випадків позитивно заряджений каон розпадається на позитивно заряджений піон і пару нейтрино-антинейтрино. Попри те, що щосекунди в цих експериментах утворюється приблизно мільярд вторинних частинок, потрібно багато часу, щоб знайти єдиний виняток із того, що є правилом у поточному розумінні Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Тепер же група фізиків з ЦЕРН, яка займається вивченням дуже рідкісних розпадів каона, заявили про те, що вони виявили надзвичайно рідкісний розпад субатомної частинки.

Для створення каонів фізики використовували прискорювач частинок під назвою Протонний суперсинхротрон. Це другий за величиною після Великого адронного колайдера прискорювач частинок у ЦЕРН. Протонний суперсинхротрон випускає потік високоенергетичних протонів у берилієву мішень, створюючи вторинний пучок, який складається лише з 6% каонів. Частинки потрапляють у вакуумний бак, де детектор вимірює отриманий результат.

Вивчення каонів та їхнього розпаду має вирішальне значення для розуміння фізики, оскільки частинки надзвичайно чутливі до відхилень від прогнозу Стандартної моделі фізики елементарних частинок, кажуть науковці.

Розпад каона на піон і пару нейтрино-антинейтрино є одним із небагатьох випадків, коли можна виявити нову фізику елементарних частинок. Але вчені кажуть, що пошук натяків на нову фізику в цьому надзвичайно рідкісному розпаді потребує більше даних.

Подібний розпад був передбачений Стандартною моделлю фізики елементарних частинок і навіть технічно його виявляли раніше. Але вперше фізики змогли виміряти цю подію зі статистичною значущістю всього в 5 стандартних відхилень або в 5 сигм. Що вища сигма, то менша ймовірність того, що виявлення було випадковістю, і більша ймовірність того, що припущення вчених правильні. Якщо досягається подолання порога в 5 сигм, то це призводить до нового відкриття. Так уже було з бозоном Гіґґса, який виявили у 2012 році.

Тепер фізики взялися за вивчення характеристик надзвичайно рідкісного розпаду, щоб переконатися, що це саме той самий 1 із 10 млрд випадків, який може призвести до відкриття невідомої фізики.

Як уже писав Фокус, астрофізики виявили невідому силу природи і вважають, що темна матерія взаємодіє зі звичайною матерією без гравітації. Темна матерія допомагає утримувати галактики разом і пояснює загадковий рух зірок.