Svet teensy-small, kvantovej ríše, by mohol mať obľúbenú chuť.
Nehovoríme samozrejme o tridsiatych bitty zmrzlinách. Svet častíc je rozdelený do troch táborov, nazývaných „príchute“ (nepýtajte sa prečo). Napríklad elektróny predstavujú jednu príchuť a existujú ďalšie dve častice s takmer rovnakými vlastnosťami, mión a tau, ktoré majú svoje vlastné príchute. Dlho sme predpokladali - ale nepreukázali -, že všetky tri príchute by mali byť na rovnakej úrovni.
Ale, bohužiaľ, roky pokusov o zrážkach začínajú naznačovať, že možno nie všetko je dokonca steven.
Výsledky týchto experimentov sú stále predbežné a nie sú dostatočne významné na to, aby sa potvrdil pevný objav trhliny v Biblii fyziky častíc nazývanej štandardný model. Ak by však výsledky vydržali, mohlo by to otvoriť bránu k pochopeniu všetkého od temnej hmoty až po pôvod vesmíru. Viete, hlavné nevyriešené problémy modernej fyziky.
Štandardné príchute
Štandardný model časticovej fyziky je najvyšším vládcom a úspešne prešiel pokusmi z experimentov z celého sveta v priebehu desaťročí. Táto teória zjednocuje naše chápanie troch zo štyroch základných síl vesmíru - elektromagnetizmu, silného jadra a slabého jadra - pod jedným kvantovým prúžkom. Všetci hovoria, že je to najskúsenejšia teória v celej vede, schopná vysvetliť širokú škálu základných interakcií.
Inými slovami, so štandardným modelom sa jednoducho nestrávite.
A predsa vieme, že tento obraz subatomárneho sveta nie je ani zďaleka dokonalý. Len aby sme uviedli pár príkladov, nevysvetľuje neutrínové masy ani nám nehovorí o temnej hmote. Drvivá väčšina fyzikov verí, že existuje iná teória, doteraz neznáma, ktorá zahŕňa všetko, čo je štandardný model schopný vysvetliť a čo nemôže.
Bummer vec je, že nevieme, ako táto teória vyzerá, ani aké predpovede by to mohlo urobiť. Takže nevieme len úplné odpovede na život, vesmír a všetko medzi tým, nevieme, ako získať tieto odpovede.
Aby sme našli náznaky „Lepšej teórie“, vedci hľadajú honbu za akékoľvek nedostatky alebo falošné predpovede štandardného modelu - trhlina v tejto teórii by mohla otvoriť dvere niečomu väčšiemu.
Jedna z mnohých predpovedí štandardného modelu sa týka povahy leptónov, čo sú malé osamelé častice ako elektróny alebo kvarky. Leptóny sú zoskupené do troch tried, známych ako generácie alebo príchute v závislosti od fyzika, ktorého sa pýtate. Častice s rôznymi príchuťami budú mať všetky rovnaké vlastnosti s výnimkou rôznych hmotností. Napríklad elektrón, mión a častice tau majú rovnaký elektrický náboj a spin, ale mión prevažuje nad elektrónom a tau ešte viac - majú rôzne príchute.
Podľa štandardného modelu by sa tieto tri príchute elektrónu mali správať presne rovnako. Základné interakcie by mali viesť ku každej z nich s rovnakou pravdepodobnosťou; príroda jednoducho nedokáže rozoznať rozdiel medzi nimi, takže v skutočnosti nezvýhodňuje jednu príchuť pred druhou.
Pokiaľ ide o tri príchute, príroda si vyberie neapolský prístup: všetky.
Nádherný výsledok
To je však celá teória, a preto by sa malo otestovať. V priebehu rokov sa uskutočnili rôzne experimenty, ako napríklad experimenty uskutočňované vo veľkom hadrónovom zrážači v CERN av zariadení BaBar, v ktorých sa základné častice hromadili pri veľkých zrážkach. Výsledné častice vyrobené z týchto zrážok by mohli poskytnúť vodítko, ako príroda funguje na najhlbšej úrovni. A niektoré z týchto zrážok boli navrhnuté tak, aby zistili, či príroda má rád jednu príchuť leptonu nad ostatnými.
Najmä jeden druh častice, nazývaný spodný kvark, sa naozaj rozpadá na leptóny. Niekedy sa stáva elektrónom. Niekedy mión. Niekedy tau. Ale bez ohľadu na to, všetky tri príchute majú rovnakú šancu, že sa z trosky dostanú.
Fyzikom sa podarilo nazhromaždiť stovky miliónov takýchto rozpadov dna kvarkov a začiatkom pred niekoľkými rokmi sa v údajoch objavilo niečo divné: Zdá sa, že príroda uprednostňuje častice tau v týchto interakciách o niečo viac ako iné leptony. Bolo to však sotva štatisticky významné, takže bolo ľahké tieto výsledky zamávať iba ako štatistická náhoda; možno sme len nezrážali dosť zrážok, aby sa všetko vyrovnalo.
Ale ako roky plynuli, výsledok, ako fyzik Antonio Pich z University of Valencia v Španielsku, poukazuje na prehľad tohto prieskumu uverejneného v databáze predtlače arXiv v novembri. Príroda vyzerá veľmi tvrdohlavo, pokiaľ ide o jej zrejmý protekcionizmus častice tau. Výsledok stále nie je presvedčivý, ale jeho pretrvávanie v priebehu rokov a počas rôznych experimentov viedlo k skutočnému škrabaniu hlavy.
Nie je to štandardný model
V štandardnom modeli rôzne príchute leptonov získajú svoju ... dobre, chuť ... prostredníctvom ich interakcií s Higgsovým bozónom: Čím viac aróma interaguje s Higgs, tým väčšia je jeho hmotnosť. Ale inak medzi nimi príroda nerozlišuje, teda predpoklad, že všetky príchute by sa mali vo všetkých interakciách objavovať rovnako.
Ak sú však tieto takzvané „aromatické anomálie“ skutočne skutočnou črtou nášho vesmíru a nielen nejakou chybou pri zhromažďovaní údajov, potom potrebujeme nejaký spôsob, ako vysvetliť, prečo by sa príroda mala viac starať o častice tau ako elektrón alebo mión. Jednou z možností je, že okolo by mohol lietať viac ako jeden druh Higgsovho bozónu - jeden poskytujúci masy elektrónu a miónu a druhý, ktorý je zvlášť rád Tau, čo mu umožňuje častejšie vyskakovať z interakcií.
Ďalšou možnosťou je, že existujú ďalšie častice, ktoré hovoria s tau - častice, ktoré sme doteraz v pokusoch nevideli. Alebo možno existuje nejaká fundamentálna symetria prírody, ktorá sa prejavuje iba šepotom leptónových reakcií - inými slovami, nejaká nová sila prírody, ktorá sa objavuje iba v týchto nejasných, zriedkavých interakciách.
Kým nebudeme robiť dôkazy (v súčasnosti je štatistický význam tohto rozdielu okolo 3-sigma, čo predstavuje 99,3% pravdepodobnosť, že tento výsledok je len motýľ, zatiaľ čo „zlatý štandard“ pre fyziku častíc je 5-sigma, alebo 99,97%), nemôžeme to s istotou vedieť. Ak sa však dôkazy sprísnia, mohli by sme potenciálne využiť tento nový pohľad na nájdenie novej fyziky nad rámec štandardného modelu, čím by sme otvorili možnosť vysvetliť v súčasnosti nevysvetliteľnú podstatu, ako je napríklad fyzika veľmi raného vesmíru alebo čokoľvek sa sakra deje. s temnou hmotou.
