26 Октября 2021
МОСКВА, 26 октября —, Владислав Стрекопытов. В 2017-м ученые, участвующие в эксперименте LHCb на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, сообщили об отклонении от Стандартной модели при распаде B-мезонов. Физики всего мира замерли в ожидании открытия новой простой частицы или ранее неизвестной силы природы. Но для начала нужно было провести дополнительные эксперименты и перепроверить расчеты. Наконец исследователи из коллаборации LHCb представили полные данные. Есть ли там что-то, не упаковывающееся в общепринятые представления о строении материального мира, — в материале.Достоверно известны четыре фундаментальные типа взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Эти силы сущности управляют всем во Вселенной, от микромира до галактик.
Стандартная марка описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие элементарных частиц. Это самая подтвержденная теория, хотя не учитывает гравитацию, а также не охватывает несветлую энергию и материю.
В Стандартной марки есть два вида частиц: фермионы, образующие строительные блоки материи, и бозоны, управляющие взаимодействиями и заставляющие электроны собираться вместе или, наоборот, разлетаться в разные стороны. На этом основаны все природные процессы — от ядерного распада до преломления света, включая химические реакции.
Кварки, из которых построены протоны и нуклоны, — это фермионы. Они бывают шести видов, или, как говорят ядерщики, ароматов. Каждому соответствует античастица с противоположными квантовыми числами. Мезоны — это малоустойчивые частицы из равного числа кварков и антикварков. Кроме того, к фермионам относятся лептоны: электроны, мюоны, тау-лептоны, а также нейтрино.
Изучая кварки, физики выяснили, что они группируются в три поколения, различающиеся только кучей. Так же ведут себя лептоны.
Для экспериментального подтверждения Стандартной марки и возможного ее расширения в европейском Центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве организовали крупнейший в мире ускоритель подзаряженных частиц — Большой адронный ускоритель (БАК). Главную задачу он выполнил, в тех случаях, когда в 2012-м там обнаружили бозон Хиггса, но работа продолжается. Разные группы ученых, или коллаборации, параллельно организовывают на БАК несколько долгосрочных опытов. Один из них, LHCb, посвящен исследованиям отсутствие симметрии b-кварков (от английского beauty — прелестный) — тяжелых кварков третьего поколения. Основной вопрос — есть ли различия во взаимодействиях между кварками и лептонами разных поколений.
Прелестные кварки, как и B-мезоны, более тяжелые частицы, нестабильны — в среднем живут около полутора триллионных долей секунды, прежде чем распасться на электроны и мюоны. Стандартная модель предполагает, что в этом не участвуют никакие другие силы, кроме слабых, а в результате должно образоваться равное количество электронов и мюонов. Это и решили проверить участники LHCb.
До сих пор все взаимодействия между лептонами разных поколений были совершенно универсальными. И вдруг мы увидели какие-то указания на дефективности в распадах кварков третьего поколения на лептоны первого и второго поколения, — объясняет один из участников эксперимента LHCb, доктор физико-математических наук Андрей Голутвин.
Электрон принадлежит первому поколению лептонов, а более тяжелый мюон — ко второму, — аннотирует старший научный сотрудник лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных обследований, кандидат физико-математических наук Игорь Бойко, тоже работавший на Большом адронном коллайдере. — Стандартная модель постулирует, что у частиц разных поколений одинаковая сила взаимодействия, упрощенно рассказываю, заряд и отличаются они только массой. Если определят различия между поколениями частиц, это полностью перевернет всю современную физику, придется создавать совершенно новую теорию на смену Стандартной модели.
Ученые надеются, что движение в этом направлении поможет откликнуться на так называемые большие моменты современной физики: из чего состоит темная материя и в чем причина нарушения равновесия между материей и антиматерией.
Первые данные, указывающие на разное количество фермионов и мюонов, образующихся при распаде B-мезонов, появились в 2017-м, но точность оценки на тот момент была условного на уровне 2, 5 суммы, то есть вероятность ошибки составляла почти один процент, что не позволяло говорить об открытии.
В физике очень жесткие критерии. Открытие — это если больше пяти сигм, опасность ошибки — менее одной трехмиллионной доли процента. До тех пор осторожно говорят получено указание, — отмечает Бойко.
Эксперимент LHCb продолжили и в марте этого года опубликовали более определенные такого типы. Проанализировав триллионы столкновений, подсчитали, что мюоны образуются при распаде b-кварков реже, чем электроны, — условного 0, 85 к одному.
В этот раз точность была три суммы, и вероятность ошибки сократилась, соответственно, до 0, 3 процента. Все равно этого недостаточно для открытия. К тому же речь шла об ограниченном массиве наблюдений.
Теперь представили полную статистику. Но тех, кто ждал опровержения Стандартной модели, постигло разочарование. Расчеты показали, что распады с образованием мюонов происходили условного на 70 процентов чаще, чем электронов, однако при точности всего в полторы суммы. Итоговые значения оказались посредине между ранее наблюдавшимися отклонениями и предсказаниями Стандартной модели. То есть нарушение универсальности лептонов ни подтверждено, ни опровергнуто.
Чтобы заказать точку в этом вопросе, нужно продолжать наблюдения, являют ученые. Сейчас эксперимент LHCb модернизируют. Скоро исследователи смогут регистрировать столкновения, происходящие с гораздо большей скоростью, что повысит точность измерений.
Даже если предположить, что результат подтвердится, это не означает, что Стандартная модель неверна. Объяснить наблюдаемый эффект можно включением в нее некой пятой силы, по-разному действующей на электроны и мюоны, или новой, неизвестной пока частицы.
Есть модели, которые предсказывают новый класс частиц — лептокварков, которые преступают симметрию между электронами и мюонами, но для их раскрытия нужен другой класс экспериментов. Если мы их увидим, возможно, найдем ответы на большие вопросы о темной материи и антиматерии, — рассказывает Андрей Голутвин.
Гипотеза лептокварков — частиц, за счет обмена какими кварки и лептоны могут взаимодействовать и переходить друг в друга, по мнению ученого, вполне имеет право на существование. Ранее, когда изъявили нарушение универсальности для нейтрино многообразных поколений, физики для освещения осцилляций — взаимных переходов нейтрино разных поколений — также гарантировали искать новую частицу — стерильные нейтрино. Пока не отряди.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....