Перші експериментальні підтвердження існування нової фізики

Фізики з Автономного університету Барселони (Каталонія, Іспанія) та Національного центру наукових досліджень (Франція) представили розрахунки, з яких випливає, що розпад B-мезона на частку K* і пару мюонів, нещодавно спостерігався на Великому адронному колайдері (ВАК), за деякими параметрами не збігається зі Стандартною моделлю (СМ). Якщо це дійсно так, то що це, як не перше дослідне свідчення існування нової фізики?

«Якщо наші висновки вірні, ми опинимося перед обличчям першого прямого підтвердження існування нової фізики», — вважає професор Жоакім Матіас з Автономного університету Барселони.

Жоакім Матіас (ліворуч) і Жавьер Вирто (фото UAB) .

Те, що зі Стандартною моделлю не все гаразд, помічено давно. Вона не дає ніяких частинок, які могли б бути кандидатами на роль темної матерії, не пояснює того, чому речовина в нашому світі є, а антиречовини практично немає (по ідеї, їх повинно бути схоже кількість), і так далі. Тим не менш, незважаючи на всі ці недоліки, поки всі процеси, передбачені Стандартною моделлю, протікали в точності за її сценарієм, а знайти в експериментах серйозні відхилення від неї не вдавалося.

При цьому пошук таких відхилень залишається критично важливим — і, по суті, це одна з головних завдань, заради яких будувався БАК. Вважається, що відхилення від СМ призведуть до так званої нової фізики — такої теорії, за якою теперішня СМ буде виглядати приватним випадком, як ньютоновская теорія всесвітнього тяжіння виглядає приватним випадком гравітації в рамках загальної теорії відносності.

Ще до публікації результатів розпаду науковими колабораціями, які працюють з БАКом, фізики на чолі з Жоакимом Матіасом (Joaquim Matias) зробили кілька передбачень про те, які саме відхилення по ймовірності розпаду B-мезона можуть розходитися зі Стандартною моделлю і свідчити про нової фізики.

Конкретно мова йшла про розпад B-мезона, складається з b-кварка і d-антикварка, на пару мюонів і частку K*, майже відразу розпадається на каон і півонія. Оголосивши результати 19 липня на зборах Європейського фізичного товариства, вчений не очікував, що їх вдасться швидко перевірити. Але на тому ж заході фізик Ніколя Серра (Nicola Serra) з колаборації LHCb представив експериментальні результати вимірів таких розпадів, і вони — дивна справа — співпали з відхиленнями, передбаченими в доповіді пана Матіаса і його співавторів.

Фізики оцінюють ці результати зі статистичною значущістю в 4,5 σ. Що дуже серйозно: експериментальні свідчення в три σ розглядаються як результати істотної значущості, а п’ять σ — це вже достовірне відкриття, на зразок минулорічного відкриття бозона Хіггса.

«Але поспішати не варто. Для підтвердження цих результатів потрібні додаткові теоретичні дослідження, так само як і нові виміри, — пояснює Жоакім Матіас. — Однак якщо наші висновки вірні, ми опинимося перед обличчям першого прямого підтвердження існування нової фізики — теорії більш загальною, ніж загальноприйнята Стандартна модель. Якщо бозон Хіггса дозволив нарешті скласти пазл Стандартної моделі, то ці результати можуть бути першим шматочком нового пазла — куди більшого розміру».

Дослідники уточнюють: однією з моделей нової фізики, здатної пояснити передбачені відхилення, є та, що постулює існування нової (поки що гіпотетичних) частинки, відомої як Zprima, — але «можливо, є безліч інших моделей, сумісних з цими результатами».

Інтерес до цих результатами виявився настільки великий, що колаборація CMS (друга активно працює з БАКом) запросила доктора Матіаса для пояснення теоретичних деталей його роботи на семінар, присвячений перевірці результатів каталонсько-французької команди. У той же час LHCb продовжує збір нових даних для накопичення додаткової статистики, здатної підтвердити ці результати до березня 2014 року.

З препринтом розглянутого дослідження можна ознайомитися тут.

Підготовлено за матеріалами Автономного університету Барселони.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *