Новые данные о бозонах угрожают стандартной модели физики

Квантовая физика иллюстрация

После десятилетия тщательных измерений ученые объявили, что фундаментальная частица — бозон W — имеет значительно большую массу, чем предполагалось, что пошатнуло основы понимания того, как устроена Вселенная.

Основы базируются на Стандартной модели физики элементарных частиц, которая является лучшей теорией, которая есть у ученых для описания самых основных строительных блоков Вселенной и сил, которыми они управляют. Бозон W управляет так называемым слабым взаимодействием, одним из четырех фундаментальных сил природы и, следовательно, одним из столпов Стандартной модели.

Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что самое точное измерение W-бозона, когда-либо сделанное, прямо противоречит предсказанию модели.

Ашутош Котвал, физик из Университета Дьюка, который руководил исследованием, сообщил, что более 400 ученых в течение 10 лет тщательно изучили 4 млн кандидатов в бозоны W из «набора данных о примерно 450 трлн столкновений».

Эти столкновения, вызванные столкновением частиц друг с другом на умопомрачительных скоростях для их изучения, были сделаны коллайдером Тэватрон в американском штате Иллинойс. Это был самый высокоэнергетический ускоритель частиц в мире до 2009 года, когда его вытеснил Большой адронный коллайдер недалеко от Женевы, на котором несколько лет спустя, как известно, наблюдался бозон Хиггса.  Теватрон прекратил работу в 2011 году, но с тех пор ученые из Коллайдерного детектора в Фермилабе (CDF) обрабатывают цифры.

Гарри Клифф, специалист по физике элементарных частиц из Кембриджского университета, работающий на Большом адронном коллайдере, сказал, что Стандартная модель — «вероятно, самая успешная научная теория, которая когда-либо была написана».

«Она может делать фантастически точные прогнозы. Но если эти прогнозы окажутся неверными, модель нельзя будет просто подправить. Это похоже на карточный домик, если вы слишком сильно потянете за одну его часть, все рухнет», — сказал он.

По словам ученых, Стандартная модель не лишена недостатков. Например, она не учитывает темную материю, которая, как считается, вместе с темной энергией составляет 95% Вселенной. В нем также говорится, что Вселенная не должна была существовать с самого начала, потому что Большой Взрыв должен был уничтожить сам себя.

Физики добавили, что вдобавок ко всему, «недавно было обнаружено несколько трещин» в модели: «В этой структуре подсказок о том, что в Стандартной модели отсутствуют части, мы внесли еще одну, очень интересную и несколько большую подсказку».

Ян Старк, физик и директор по исследованиям французского института CNRS, сказал, что «это либо крупное открытие, либо проблема в анализе данных», предсказывая «довольно горячие дискуссии в ближайшие годы». Он добавил, что «чрезвычайные утверждения требуют экстраординарных доказательств».

Ученые CDF заявили, что они определили массу бозона W с точностью до 0,01%, что в два раза точнее, чем предыдущие попытки. Они обнаружили, что бозон отличается от предсказания Стандартной модели на семь стандартных отклонений, которые также называются сигмой.

«Если это правда, а не какая-то систематическая предвзятость или непонимание того, как проводить расчеты, то это огромная проблема, потому что это будет означать, что в нашей Вселенной есть новый фундаментальный ингредиент, который мы не открывали раньше», — сказал он.

Ранее Курсор писал, что физики смогли измерить продолжительность жизни нейтронов. Международная группа исследователей провела самое точное в мире измерение продолжительности жизни нейтрона, которое может помочь ответить на вопросы о ранней Вселенной.

Также ученые разгадали многовековую тайну физики. Исследователи Техниона нашли эффективное решение известной проблемы трех тел в физике.

Физики впервые создали «атомный торнадо». Ученые создали первый в мире атомный вихревой пучок — закрученный смерч из атомов и молекул с загадочными свойствами, которые еще предстоит понять.

Еще напомним, что ученые показали, как выглядит самая необычная протопланета.

Кроме того, Курсор сообщал, что ученые показали остатки звезды, которая взорвалась недалеко от нашей галактики.

Читайте последние новости Израиля и мира на канале Курсора в Telegram.

Автор материала:
Таня Нати
ТЭГИ:
Читайте также