Резултати от два експеримента разклащат стандартния модел във физиката

Предварителните резултати от два експеримента предполагат, че нещо може да се обърка с основния начин, по който физиците мислят, че Вселената работи. Перспективата, която се появява в областта на физиката на елементарните частици е едновременно объркана и вълнуваща.

Най-малките частици не вършат съвсем това, което се очаква от тях, показват два различни и продължителни експеримента в САЩ и Европа. Объркващите резултати – ако се докаже, че са правилни – разкриват големи проблеми с правилника, които физиците използват, за да опишат и разберат как работи Вселената на субатомно ниво.

Теоретичният физик Матю Маккалън от CERN, Европейската организация за ядрени изследвания, казва, че разплитането на мистериите може да „ни отведе отвъд сегашното ни разбиране за природата“.

Правилникът, наречен „стандартен модел“, е разработен преди около 50 години. Експерименти, провеждани в продължение на десетилетия, потвърждаваха отново и отново, че описанията на частиците и силите, които изграждат и управляват Вселената са верни, поне досега.

„Новите частици, новата физика може да са все още далеч от нашите изследвания“, казва физикът от щатския университет Уейн, Алексей Петров.

Фермилаб на Министерството на енергетиката на Съединените щати обяви резултати от експеримент показващи, че магнитното поле около мимолетна субатомна частица не е това, което според стандартния модел трябва да бъде. Резултати, публикувани миналия месец от Големия адронен колайдер на CERN, откриха изненадващ дял частици вследствие на високоскоростни сблъсъци.

Петров, който не участва в нито един от експериментите, първоначално е скептичен към резултатите от Големия адронен колайдер, когато за пръв път се появяват през 2014 г. С най-новите, по-всеобхватни резултати той казва, че сега е „предпазливо оптимистичен“.

Смисълът на експериментите, обяснява теоретичният физик от университета „Джон Хопкинс“ Дейвид Каплан, е да се откъснат частици и да се разбере дали има „нещо интересно“ както с частиците, така и с привидно празното пространство между тях.
„Тайните не живеят само във материята. Те живеят в нещо, което сякаш запълва цялото пространство и време. Това са квантови полета”, казва Каплан. „Поставяме енергия във вакуума и виждаме какво излиза.“

И двата набора от резултати включват странната, мимолетна частица, наречена муон. Муонът е по-тежкият братовчед на електрона, който обикаля центъра на атома. Но муонът не е част от атома, той е нестабилен и обикновено съществува само две микросекунди. След като беше открит в космически лъчи през 1936 г., той толкова обърка учените, че известен физик попита „Кой е поръчал това?“

Експериментът изпраща муони около магнетизирана пътека, която поддържа частиците да съществуват достатъчно дълго, за да могат изследователите да ги разгледат по-отблизо. Предварителните резултати предполагат, че магнитното „въртене“ на муоните е с 0,1% по-малко от това, което прогнозира стандартният модел. Това може да не звучи като много голяма разлика, но за физиците на елементарните частици е огромна – повече от достатъчна, за да наруши сегашното разбиране.

Изследователите се нуждаят от още една-две години, за да приключат с анализа на резултатите от всички обиколки около 14-метрова писта. Ако резултатите не се променят, това ще се счита за голямо откритие, казва Венанцони.

Отделно, в най-голямата атомна машина за разбиване на атоми в ЦЕРН, физиците разбиват протони като ги блъскат един срещу друг, за да видят какво ще се случи след това. Един от няколкото отделни експерименти измерва какво се случва, когато се сблъскат частици, наречени дънни кварки.

Стандартният модел прогнозира, че тези сривове на кварки трябва да доведат до равен брой електрони и муони. Това е нещо като да хвърлите монета 1000 пъти и да получите приблизително равен брой ези и тура, казва шефът на експеримента на големия адронен колайдър, Крис Паркс.

Но това не се случва. Изследователите са прегледали данните от няколко години и няколко хиляди сблъсъци и са открили 15% разлика със значително повече електрони, отколкото муони, казва изследователят Шелдън Стоун от университета в Сиракуза.

Нито един от експериментите все още не се нарича официално откритие, защото все още има малка вероятност резултатите да са статистически грешки. Извършването на експериментите повече пъти – планирано и в двата случая – може за година или две да достигне невероятно строгите статистически изисквания за физиката, за да бъде прието като откритие, казват изследователите.

Ако резултатите се запазят, те ще променят „всяко друго направено изчисление“ в света на физиката на частиците, казва Каплан. Той обясни, че може да има някаква неоткрита частица – или сила, която да обясни и странните резултати.

Но това може и да са грешки. През 2011 г. например, странна констатация, че частица, наречена неутрино, изглежда пътува по-бързо от светлината, застрашава стандартния модел, но се оказва резултат от разхлабена електрическа връзка в експеримента.

„Проверихме всичките си кабелни връзки и направихме каквото можем, за да проверим данните си“, казва Стоун. „Донякъде сме уверени, че са верни, но никога не се знае.“

Така и така си тук …

… искаме да те помолим за услуга. Ние сме малка независима редакция, което значи, че сами си решаваме какво да правим и за какво да пишем. Нямаме абсолютно никакви зависимости към рекламодатели, собствениците ни не са милионери, нямаме никакви взаимоотношения с политици или пък бизнесмени. Никой не редактира редактора. Никой не „насочва“ мнението ни. Затова ти можеш да ни подкрепиш. Ако ни четеш редовно и смяташ, че статиите, които качваме са полезни, интересни или забавни, може да натиснеш бутона по – долу и да дариш сума по свое усмотрение.