“Если мы обнаружим отклонение от Стандартной модели, это будет явным признаком новой физики.”
ЦЕРН раскрывает тайны
Ученые ЦЕРН, дома Большого адронного коллайдера, совсем недавно наблюдали поразительно редкое явление на субатомном уровне, которое может привести к новому пониманию стандартной модели физики элементарных частиц.
В рамках эксперимента NA62 исследователи обнаружили и измерили ультра-редкую форму распада субатомной частицы, называемой каоном. Это одно из самых редких взаимодействий в физике элементарных частиц, когда-либо наблюдавшихся: по словам ученых, менее одного из десяти миллиардов каонов распадаются таким образом.
Стандартная модель предсказывает этот распад каона, который называют «золотым каналом», с высокой степенью точности. Поэтому наблюдение этого явления в действии дает уникальную возможность проверить наше текущее понимание субатомного мира.
«Если мы обнаружим отклонение от стандартной модели, это будет явным признаком новой физики», – заявила Кристина Лаццерони, физик элементарных частиц из Бирмингемского университета, которая работала над экспериментом.
Чистый Хаос
Каоны, также известные как К-мезоны, состоят из двух кварков. Заряженные каоны, которые были объектом эксперимента, содержат верхний кварк и анти-странный кварк.
Не вдаваясь в сложные детали, важно знать, что в ультра-редком распаде, который искали ученые, заряженные каоны распадаются и образуют три другие частицы: заряженную частицу, называемую пионом, а также нейтрино и антинейтрино.
Чтобы наблюдать этот сценарий, исследователи использовали ускоритель частиц, супер-протонный синхротрон ЦЕРН, чтобы направить высокоинтенсивный пучок протонов в неподвижную мишень. Это привело к выбросу вторичных частиц, включая каоны, которые были точно измерены детектором.
И, к счастью для исследователей, они застали каоны в этом неуловимом действии: в количественном выражении заряженные каоны подверглись ультра-редкому распаду примерно в 13 случаях из 100 миллиардов.
Это невероятно редкое явление. Но, по словам исследователей, это примерно на 50 процентов чаще, чем предсказывает стандартная модель – расхождение, которое нужно будет как-то объяснить.
Точность – ключ к разгадке
Это не обязательно означает конец стандартной модели. Из-за существующей неопределенности вполне возможно, что ее предсказания совместимы с тем, что было обнаружено.
Тем не менее, это самое точное обнаружение подобного рода на сегодняшний день. Исследователи ранее наблюдали ультра-редкий распад каона, но это первый случай, когда он был измерен со значимостью пять стандартных отклонений, или пять сигма, что является стандартом для открытия в физике элементарных частиц; в зависимости от рассматриваемого явления, это означает, что вероятность того, что наблюдаемое является статистической случайностью, составляет всего 0,00003 процента или 0,00006 процента.
«Поиск намеков на новую физику в этом распаде требует большего количества данных, но этот результат является большим шагом вперед и еще больше усиливает интерес к данному направлению исследований», – сказал координатор физики NA62 Карим Массри в отчете о работе.
Читайте также: Коллайдер размером с Землю: несбыточная мечта или будущее науки?
