" В свете последних исследований распада мезонов красоты, возможно, приближается заря новой эры "новой физики"." Так провозглашено недавнее заявление польского Института ядерной физики.
Теперь, если вы не любитель физики элементарных частиц, вы можете догадаться, что мезон красоты, также известный как B-мезон, является своего рода экзотической косметической процедурой. Однако на самом деле это разновидность субатомных частиц, и согласно Стандартной модели физики элементарных частиц - теоретической структуре 40-летней давности, описывающей фундаментальные взаимодействия различных строительных блоков материи и элементарных сил, - мезоны красоты должны распадаться очень быстро. определенные углы и частоты.
" Придумать совершенно новый фреймворк чрезвычайно сложно." Джон Кэмпбелл, физик-теоретик Национальной ускорительной лаборатории Ферми
Что исследователи обнаружили в последние годы, так это то, что мезоны красоты, похоже, не совсем совпадают с предсказаниями, основанными на Стандартной модели. Пресс-релиз института, например, обращает внимание на данные за 2011 и 2012 годы с Большого адронного коллайдера, объекта, расположенного вдоль франко-швейцарской границы и являющегося крупнейшим и самым мощным ускорителем частиц в мире. Новый метод анализа данных, предложенный польским физиком Марцином Хжонщом, показывает, что угол распада красивого мезона отличается от того, что указывает Стандартная модель..
Chrząszcz подчеркивает, что в мире физики новое открытие не квалифицируется как "открытие", потому что отклонение недостаточно велико.
" Это то, что мы называем наблюдением", - поясняет он в электронном письме.
Тем не менее, это несоответствие добавляет, по крайней мере, некоторый импульс к идее о том, что давно установленная Стандартная модель, возможно, нуждается в небольшом пересмотре. Хотя большинство обычных людей, вероятно, никогда о ней не слышали, Стандартная модель объясняет окружающую нас действительность на мельчайшем, самом базовом уровне. Теоретическая основа описывает, как основные строительные блоки материи - фундаментальные частицы - управляются такими силами, как электромагнетизм.
Стандартная модель «успешно объяснила почти все экспериментальные результаты и точно предсказала широкий спектр явлений», - говорится на веб-сайте CERN, европейской исследовательской организации, которая управляет Большим адронным коллайдером. «Со временем и благодаря множеству экспериментов Стандартная модель стала хорошо проверенной физической теорией». (Если вам нужна дополнительная информация, ознакомьтесь с учебником ЦЕРН по Стандартной модели.)
Но хотя Стандартная модель была действительно полезна для физиков, они уже давно осознали, что она не объясняет все о субатомном царстве. Как отмечает ЦЕРН, теория учитывает только три из четырех фундаментальных сил, опуская влияние гравитации. Он также не объясняет такие явления, как природа темной материи, загадочной массы, которая вместе с темной энергией составляет 96 процентов Вселенной. Возникает вопрос, как недавно открытые частицы могут вписаться в теорию. И, наконец, неясность остается вокруг бозона Хиггса, частицы, являющейся важным компонентом Стандартной модели.
В 2012 году исследователи, использующие Большой адронный коллайдер, объявили, что они обнаружили частицу, которая кажется правильной, но дело еще не закрыто. «Эта частица согласуется с бозоном Хиггса, но потребуется дополнительная работа, чтобы определить, действительно ли это бозон Хиггса, предсказанный Стандартной моделью», - поясняется на веб-сайте CERN.
Значит ли это, что пришло время отказаться от Стандартной модели и начать заново? Не вряд ли. Джон Кэмпбелл, физик-теоретик из Национальной ускорительной лаборатории Ферми, ведущей лаборатории физики элементарных частиц в США, объяснил по электронной почте, что ученым, возможно, нужно немного повозиться с этим.
«Любая альтернатива должна учитывать множество экспериментальных наблюдений, сделанных за очень много лет», - говорит он. «Чрезвычайно сложно придумать совершенно новую структуру, которая объясняет все наблюдаемые явления так же успешно, как Стандартная модель».
Вместо этого, говорит он, лучшим подходом может быть добавление «расширений», описывающих новые частицы и способы их взаимодействия с частицами, уже входящими в Стандартную модель.
«Существует много возможных расширений, - говорит Кэмпбелл, - но их число значительно сокращается из-за требования, что они не должны вводить эффекты, которые не согласуются с наблюдениями до сих пор».
Наиболее значительным расширением, вероятно, будет то, которое объясняет темную материю в рамках Стандартной модели. Такое открытие «окажет глубокое влияние, - говорит он, - не только на физику элементарных частиц, но и на космологию. Предполагая лежащую в основе теорию темной материи, мы сможем точно вычислить ее ожидаемые эффекты. Например, мы могли бы лучше понять, как мы можем наблюдать его напрямую, а также как его присутствие отпечатывается в космосе."
Вот это круто
Большой адронный коллайдер содержит сверхпроводящие электромагниты, которые для правильной работы должны быть охлаждены до минус 456,34 градусов по Фаренгейту (минус 271,3 градуса по Цельсию). Это холоднее, чем температура в открытом космосе.