KOTO відкрив сигнали нової фізики Evenimentul Zilei
Автор: Каталіна Курчану/Дата публікації: 08-03-2020 17:03
В експерименті в Японії на прискорювачі J-PARC було виміряно чотири події розпаду нейтрального каона в каналі, в якому не повинно бути навіть одного.
Говорять про нову фізику; або… про експериментальну помилку.
Експерименти з вивчення частинок на прискорювачах по всьому світу намагаються виміряти, як частинки розпадаються. Ці частинки мають більш-менш тривалий термін служби - у будь-якому випадку мова йде про частки секунди - і спосіб їх розпаду, можливі канали, теоретики обчислюють за допомогою так званої Стандартної моделі фізики елементарних частинок.
Отже, зазвичай розпад частки вимірюється певним чином, і його порівнюють з тим, що передбачено теоретичною моделлю. Якщо між цими двома значеннями є відмінності, то або теорія помиляється, або експеримент. Найцікавішим є, очевидно, випадок, коли теорія - це та, яка не дає змоги пояснити результат експерименту, оскільки в цьому випадку це нове відкриття.
В даний час, коли виявляються відмінності між теорією та експериментом, вони можуть бути пов’язані з новою частинкою, такою як частинка темної речовини, яка не включена в Стандартну модель. Це якраз одна з цілей прискорювальних експериментів у всьому світі: відкриття нових типів розпаду, яких не повинно бути в Стандартній моделі.
Якщо це трапляється, перш за все, дослідники перевіряють, що це не експериментальна помилка - така, як кілька років тому, що призвела до неправильного відкриття нейтрино зі швидкістю, вищою, ніж швидкість світла (і яка насправді була обумовлена деякими кабелі, які погано з'єдналися).
У цьому контексті дослідники експерименту KOTO в Японії, в яких використовуються каони японського прискорювача J-PARC, зробили відкриття, яке у разі підтвердження є надзвичайно цікавим.
KOTO вимірює розпад частинок, званих каоні, які, в свою чергу, входять до категорії мезонів, тобто вони складаються з кварка та антикварка. Кварки є елементарними частинками в рамках Стандартної моделі і піддаються сильній ядерній взаємодії. Каони, що використовуються KOTO, не мають електричного заряду і складаються з "пушкового" кварка і "тугого" антикварка. KOTO вимірював розпад цих каонів у кінцевому каналі, що містив нейтральну пішака, який, у свою чергу, складався з кварка "вгору" та антикварка "вгору".
Дослідники KOTO виміряли чотири події, в яких каони розпалися на нейтральну пішака та невидиму частинку, яку їм не вдалося виміряти. Кількість очікуваних подій такого роду дорівнювала нулю; тому чотири вимірювані події неможливо пояснити в сучасній теорії.
У цьому контексті міжнародна група дослідників нещодавно опублікувала статтю в журналі Physical Review Letters (PHYSICAL REVIEW LETTERS 124, 071801 (2020)), в якій вони дійшли висновку, що цей результат можна пояснити лише припущенням, що разом з нейтральною пішаком нову невидиму частинку (мабуть, темну речовину), яку досі ніхто не зміг виміряти; або, навпаки, це зовсім нова фізика, яка ще не зрозуміла.
Очевидно, що існує також рішення деяких експериментальних помилок, що дало б помилковий результат. Саме з цієї причини дослідники співпраці KOTO готуються провести новий експеримент, у якому підтвердити (чи ні) попередній результат.
Тож ми побачимо найближчим часом, якщо перед нами буде епохальне відкриття або, навпаки, проблеми з експериментальним апаратом чи методом аналізу даних.
Стаття написана Катєліною Оаною Курчану, першим дослідником у галузі фізики елементарних частинок та ядерної фізики, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Рим, Італія) та співробітником Scientia.ro
Наші рекомендації
Стандартна модель фізики елементарних частинок чудово пояснює, що відбувається з "нормальною" речовиною ...
Представники Facebook повідомляють, що спосіб спілкування на Messenger зміниться ...