Большой адронный коллайдер обнаружил отклонение от главной теории физики в 650 млрд распадов частиц
iXBT.com ·
Физики, анализирующие данные Большого адронного коллайдера (БАК) в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), обнаружили отклонения от предсказаний Стандартной модели при изучении распадов B-мезонов — нестабильных частиц, содержащих b-кварк. В массиве из 650 млрд распадов зарегистрировали меньше определённых процессов, чем предсказывает теория, а также выявили аномалию в направлениях вылета частиц.
Эти результаты могут указывать на неизвестные физические процессы, однако пока не доказывают существование новой физики.
Учёные изучают «пингвиньи распады» — редкие превращения частиц, в которых существенную роль играют квантовые процессы с участием виртуальных частиц. Виртуальные частицы невозможно зарегистрировать непосредственно, но их влияние проявляется в вероятностях и характеристиках распадов. Стандартная модель позволяет рассчитать ожидаемую частоту таких процессов, однако измерения на БАК не полностью совпали с расчётами. Одно из возможных объяснений — влияние неизвестных частиц, способных изменять ход распада.
Дополнительный интерес результатам придаёт работа на детекторе CMS (Compact Muon Solenoid) — одной из крупных экспериментальных установок БАК. Другая группа физиков изучала аналогичные процессы с помощью другого оборудования и методики. Полученные результаты также указывают на возможное отклонение от Стандартной модели, что даёт возможность сопоставить независимые измерения. Тем не менее обнаруженные эффекты пока не достигли уровня статистической значимости в 5 сигм — критерия, который в физике частиц обычно используют для объявления об открытии. Он означает, что вероятность получить столь выраженное отклонение исключительно из-за случайных колебаний данных чрезвычайно мала.
Есть и альтернативное объяснение аномалии. На измерения могут влиять «очарованные пингвины» — процессы с участием очарованного кварка, вклад которых сложно точно рассчитать. Пока физики не могут уверенно отделить возможные проявления неизвестных частиц от подобных эффектов. При этом Стандартная модель и без этой аномалии остаётся неполной: она не описывает гравитацию и не объясняет природу тёмной материи, существование которой предполагают по её гравитационному воздействию.
По словам Марка Смита из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), исследователи располагают массивом данных в 5 раз больше, чем использовали в последней публикации по этой теме. Учёные рассчитывают проверить результаты на расширенной выборке, а также получить дополнительные измерения от CMS. Смит оценивает срок, необходимый для прояснения ситуации с «пингвиньими распадами», в 5–10 лет. Если отклонения подтвердятся и их нельзя будет объяснить известными процессами, то это станет основанием для разработки теоретических моделей за пределами Стандартной модели. Однако сегодня физики не знают, какие именно частицы или взаимодействия могут стоять за наблюдаемой аномалией.