Великий адронний колайдер спостеріг фізичну аномалію, яку не в змозі пояснити Стандартна модель елементарних частинок – універсальна теорія квантових явищ. Однак потрібно більше даних, щоб говорити про відкриття.
Стандартна модель – чудове та логічно досконале пояснення того, як взаємодіють між собою сили матерії. Це – поки найкраща теорія, яку виробила наука. Однак сигнал Великого адронного колайдера може поставити її під сумнів.
Проаналізувавши дані, зібрані протягом 2011-2012 рр., вчені дійшли висновку, що короткоживучі частинки, названі B-мезонами, розпадаються на тау-лептони набагато частіше, ніж на мюони. Тау-лептони і мюони – це важчі кузени електронів. Але зі Стандартної моделі випливає, що розпад повинен відбуватися темпами, які корелюють з масами частинок. Дані про відкриття будуть опубліковані в журналі Physical Review Letters цього місяця. Поки вони розміщені на сервері препринтів arXiv.
Дані поки не можна вважати відкриттям, адже спостережена аномалія може бути лише статистичним коливанням, яке може зникнути, коли зберуть більше даних. Щоб у квантовій фізиці оголосили про відкриття, поріг достовірності повинен становити 5 сигма. У даному випадку він становить лишень 2,1 сигма.
Вчені, однак, дуже заінтриговані, оскільки цю саму аномалію вже бачили серед результатів двох попередніх експериментів. Мова йде про експеримент BaBar, проведений у лабораторії SLAC у м. Менло-Парк (Каліфорнія) у 2012 р., та експеримент «Belle», здійснений у травні лабораторією KEK у м. Цукуба (Японія). З усіх цих результатів результати ВАК можна вважати найдостовірнішими, – каже Мітеш Петел, фізик з Імперського коледжу Лондона.
«Розбіжність у дві сигми в одному експерименті цікава сама собою. Але те, що цю розбіжність виявили різні люди у різних експериментах, інтригує ще більше», – вважає фізик Тара Шірс з Ліверпульського університету.
Минулого року ВАК виявив однакове відхилення зі значенням 2,6 сигми у розпаді іншого типу Б-мезона. Цього разу з перевагою щодо електронів, а не мюонів. Найцікавіше у цих даних те, що якщо вони підтвердяться, то це вказуватиме на ту саму фундаментальну нову фізику.
Обидві розбіжності потенційно можна пояснити, якщо, наприклад, постулювати ще один вид бозону Гіґґса, який володіє зарядом, що по-різному взаємодії з різними типами частинок, які беруть участь у розпадах. Це не суперечить теорії суперсиметрії. Хоча, за словами М. Петела, це лише одна з багатьох можливих інтерпретацій.
Дані про розпад В-мезона були зібрані під час першого запуску ВАК. Фізикам доведеться чекати, як мінімум, рік, щоб зібрати такий самий об’єм даних з чергової сесії роботи колайдера, що розпочалась в червні.
З 1970-х рр. експерименти вкотре і вкотре доводили правильність Стандартної моделі. Однак те, що вона не враховує такі феномени, як гравітація чи темна матерія, наводить вчених на думку, що Стандартна модель – це лише дороговказ до іншої, фундаментальнішої теорії. «Стандартна модель існує вже тривалий час. Ми приймемо її падіння, яким би способом воно не настало», – заявляє М. Петел.
Elizabeth Gibney
LHC signal hints at cracks in physics' standard model
Nature, 3/09/2015
Зреферував Євген Ланюк
04.09.2015