Aštuoniasdešimt mažųjų, kvantinės karalystės, pasaulis gali turėti mėgstamą skonį.
Žinoma, mes nekalbame apie itty-bitty ledų spurgus. Dalelių pasaulis yra padalytas į tris stovyklas, vadinamas „skoniais“ (neklauskite kodėl). Pavyzdžiui, elektronai žymi vieną skonį, be to, yra dar dvi dalelės, turinčios beveik tapačias savybes, muonas ir tau, kurie turi savo skonį. Mes seniai įtarėme, bet visi neįrodyti, kad visi trys skoniai turėtų būti vienodi.
Bet, deja, daugelio metų susidūrimų eksperimentai pradeda reikšti, kad galbūt ne viskas yra netolygu.
Šių eksperimentų rezultatai vis dar yra preliminarūs ir nėra pakankamai reikšmingi, kad būtų galima tvirtai pastebėti dalelių fizikos Biblijoje įtrūkimą, vadinamą standartiniu modeliu. Tačiau jei rezultatai liks, tai gali atverti vartus į supratimą visko, nuo tamsiosios materijos iki visatos ištakų. Žinote, pagrindinės neišspręstos šiuolaikinės fizikos problemos.
Standartiniai skoniai
Standartinis dalelių fizikos modelis valdo aukščiausią, per kelis dešimtmečius sėkmingai perduodant bandymus visame pasaulyje. Ši teorija suvienija mūsų supratimą apie tris iš keturių pagrindinių visatos jėgų - elektromagnetizmą, stiprų branduolį ir silpną branduolį - pagal vieną kvantinę juostą. Aišku, tai yra labiausiai patikrinta teorija visame moksle, galinti paaiškinti daugybę esminių sąveikų.
Kitaip tariant, jūs tiesiog nesijausite su standartiniu modeliu.
Ir vis dėlto mes žinome, kad šis subatominio pasaulio vaizdas dar nėra tobulas. Pavadintume tik keliais pavyzdžiais, jis nepaaiškina neutrinų masių ir nepadės mums sužinoti apie tamsiąją medžiagą. Didžioji dauguma fizikų mano, kad yra dar viena iki šiol nežinoma teorija, apimanti viską, ką standartinis modelis gali paaiškinti, ir dalykus, kurių ji negali.
Baisiausias dalykas yra tai, kad mes nežinome, kaip ši teorija atrodo ar kokias prognozes ji gali padaryti. Taigi ne tik mes nežinome išsamių atsakymų apie gyvenimą, visatą ir visa, kas tarp jų, mes taip pat nežinome, kaip tuos atsakymus gauti.
Norėdami rasti užuominų apie „geresnę teoriją“, tyrinėtojai ieško standartinio modelio trūkumų ar klaidingų spėjimų - šios teorijos įtrūkimas galbūt atvėrė duris į ką nors didesnio.
Viena iš daugelio standartinio modelio prognozių yra susijusi su leptonų, kurie yra mažos, vienišos dalelės, pavyzdžiui, elektronai ar kvarkai, prigimtimi. Leptonai yra suskirstyti į tris klases, žinomas kaip kartų arba skonių priklausomai nuo to, kurio fiziko klausiate. Skirtingo skonio dalelės turės visas tas pačias savybes, išskyrus jų masę. Pavyzdžiui, elektronas, muonas ir tau dalelės turi tą patį elektros krūvį ir sukinį, tačiau muonas nusveria elektroną, o tau dar labiau - jie turi skirtingą skonį.
Pagal standartinį modelį, šie trys elektronų skoniai turėtų elgtis lygiai taip pat. Pagrindinę sąveiką kiekviena iš jų turėtų sudaryti su vienoda tikimybe; gamta tiesiog negali pasakyti skirtumo tarp jų, todėl ji iš tikrųjų neteikia pirmenybės vienam skoniui, o ne kitam.
Kalbant apie tris skonius, gamta pasirenka neapolietišką požiūrį: visus juos.
Gražus rezultatas
Vis dėlto visa tai teorija, todėl ją reikėtų išbandyti. Bėgant metams, įvairūs eksperimentai, tokie kaip atlikti dideliame hadronų susidūrime CERN ir „BaBar“ įrenginiuose, kurių metu pagrindinės dalelės sutriuškinamos didžiuliuose susidūrimuose. Iš tų susidūrimų susidariusios dalelės gali suteikti informacijos apie tai, kaip gamta veikia giliausiame lygmenyje. Ir kai kurie iš šių susidūrimų buvo sukurti siekiant pamatyti, ar gamta mėgsta vieną leptino skonį, palyginti su kitais.
Visų pirma, vienos rūšies dalelės, vadinamos apatiniu kvarku, labai mėgsta skilti į leptonus. Kartais tai tampa elektronu. Kartais muonas. Kartais tau. Bet nesvarbu, visi trys skoniai turi vienodą galimybę atsirasti iš nuolaužų.
Fizikams pavyko sukaupti šimtus milijonų tokių dugno kvarco skilimų, ir prieš kelerius metus duomenyse pasirodė kažkas keisto: Gamta atrodė, kad šiose sąveikose tau dalelės yra palankesnės nei kiti leptonai. Vis dėlto tai buvo statistiškai reikšminga, todėl šiuos rezultatus buvo lengva paneigti kaip paprasčiausią statistinį trūkumą; Ko gero, mes tiesiog nespėjome pakankamai susidurti, kad viskas išsilygintų.
Tačiau bėgant metams rezultatas užstrigo, kaip nurodo fizikas Antonio Pichas iš Valensijos universiteto Ispanijoje, lapkričio mėn. Paskelbdamas šio tyrimo apžvalgą, paskelbtą priešspausdinimo duomenų bazėje „arXiv“. Gamta atrodo gana užsispyrusi, kai reikia pastebėti tau dalelių palankumą. Rezultatas vis dar nėra įtikinamas, tačiau jo atkaklumas metams bėgant ir atliekant įvairius eksperimentus leido pajusti galvą.
Ne toks standartinis modelis
Standartiniame modelyje skirtingi leptonų skoniai įgauna savo ... gerai, skonį ..., sąveikaudami su Higso bozonu: kuo daugiau aromatas sąveikauja su Higgu, tuo didesnė jo masė. Bet kitaip gamta jų neišskiria, todėl nuspėjama, kad visi skoniai turėtų būti vienodi visose sąveikose.
Bet jei šios vadinamosios „skonio anomalijos“ iš tikrųjų yra tikrasis mūsų visatos bruožas, o ne tik tam tikra duomenų rinkimo klaida, tada mums reikia kažkokio būdo paaiškinti, kodėl gamtai turėtų labiau rūpėti tau dalelė, o ne elektronas ar muonas. Viena galimybė yra tai, kad aplink gali skristi daugiau nei vienos rūšies Higso bozonas - viena, kad aprūpintų elektronų ir monų mases, o kita - ypač mėgstama tau, leidžianti jai dažniau išeiti iš sąveikos.
Kita galimybė yra tai, kad yra papildomų dalelių, kurios kalbasi su tau - dalelėmis, kurių dar nematėme eksperimentuose. O gal egzistuoja kažkokia esminė gamtos simetrija, kuri atsiskleidžia tik per leptono reakcijų šnabždesį - kitaip tariant, kažkokią naują gamtos jėgą, kuri atsiranda tik šiose neaiškiose, retose sąveikose.
Kol nepadarysime įrodymų (šiuo metu statistinis šio skirtumo reikšmingumas yra maždaug 3-sigma, o tai rodo 99,3% tikimybę, kad šis rezultatas yra tiktai fluke, o dalelių fizikos „auksinis standartas“ yra 5-sigma, arba 99,97%), mes negalime žinoti. Bet jei įrodymai pasitvirtins, mes galėtume panaudoti šią naują įžvalgą norėdami rasti naują fiziką už standartinio modelio ribų, atverdami galimybę paaiškinti šiuo metu nepaaiškinamą, pavyzdžiui, pačios ankstyvosios visatos fiziką ar bet ką, kas vyksta. su tamsiąja medžiaga.
