Розпізнавання істини
Вчені з ЦЕРНу, де знаходиться Великий адронний колайдер, щойно спостерігали навдивовижу рідкісне явище на субатомному рівні, яке може призвести до нового розуміння стандартної моделі фізики елементарних частинок.
У рамках експерименту NA62 дослідники виявили та виміряли ультрарідку форму розпаду субатомної частинки, званої каоном. Це одна з найрідкісніших взаємодій у фізиці елементарних частинок, що коли-небудь спостерігалися: на думку вчених, таким чином розпадається менше одного з десяти мільярдів каонів.
Стандартна модель передбачає цей розпад каона, який називається «золотим каналом», з високим ступенем точності. Таким чином, спостереження за цим явищем надає унікальну можливість перевірити наше нинішнє розуміння субатомного світу.
"Якщо ми виміряємо відхилення від [стандартної моделі], це явна ознака нової фізики", — розповіла журналу "Цікава інженерна справа" Крістіна Лаззероні, фізик елементарних частинок з Університету Бірмінгема, яка працювала над експериментом.
Чистий Каос
Каони, також відомі як K-мезони, складаються з двох кварків. Заряджені каони – об'єкт експерименту – містять верхній кварк та антидивний кварк.
Не вдаючись у подробиці, вам потрібно знати, що при ультрарідкому розпаді, який шукали вчені, заряджені каони розпадаються і виробляють три інші частинки: заряджену частинку, яку називають піон, а також нейтрино і нейтрино з антиречовини або антинейтрино.
Щоб спостерігати цей сценарій, дослідники використовували прискорювач частинок, суперпротонний синхротрон ЦЕРНу, щоб направити високоінтенсивний пучок протонів на нерухому мішень. При цьому викидалися вторинні частки, у тому числі каони, які були точно виміряні детектором.
І тут успіх був на їхньому боці, дослідники зловили каони на невловному акті: у цифрах заряджені каони зазнали ультрарідкісного розпаду приблизно у 13 зі 100 мільярдів разів.
Це надзвичайно рідко. Але, на думку дослідників, це відбувається приблизно на 50 відсотків частіше, ніж передбачає стандартна модель. Це невідповідність, яку так чи інакше доведеться узгоджувати.
Саме так
Однак це не обов'язково похоронний дзвін стандартної моделі. Через невизначеність, пов'язану з цим, цілком можливо, що його передбачення сумісні з тим, що було виявлено тут.
Попри це, на сьогодні це найточніше виявлення такого роду. Дослідники раніше спостерігали ультрарідкий розпад каона, але вперше він був виміряний зі значущістю п'яти стандартних відхилень, або п'яти сигм, що є стандартом для відкриття фізики елементарних частинок; залежно від явища, що спостерігається, це означає, що існує або лише 0,00003 відсотка, або 0,00006 відсотка ймовірності того, що те, що спостерігалося, є статистичною випадковістю.
«Пошук натяків на нову фізику в цьому розпаді вимагає більше даних, але цей результат є кроком уперед і ще більше посилює сильний інтерес до цього напряму досліджень», — заявив фізичний координатор NA62 Карім Массрі у заяві про роботу.
Джерела: CERN, Interesting Engineering
