Kriedou získajte ďalšiu výhru za štandardný model, pozoruhodne úspešnú teóriu, ktorá popisuje interakciu všetkých známych základných častíc.
Fyzici doteraz urobili najpresnejšie meranie toho, ako silne slabá sila - jedna zo štyroch základných síl prírody - pôsobí na protón.
Výsledky publikované dnes (9. mája) v časopise Nature sú presne to, čo predpovedal štandardný model, a zaoberajú sa ďalšou ranou úsilia fyzikov nájsť zlomy v teórii a objaviť novú fyziku, ktorá by mohla vysvetliť, čo je temná hmota a temná energia. ,
Napriek triumfom je štandardný model neúplný. Nevysvetľuje temnú hmotu a temnú energiu, ktoré spolu môžu tvoriť viac ako 95 percent vesmíru a ešte nikdy neboli priamo pozorované. Teória tiež nezahŕňa gravitáciu ani nevysvetľuje, prečo vesmír obsahuje viac hmoty ako antihmota.
Testovanie štandardného modelu
Jedným zo spôsobov, ako dosiahnuť úplnejšiu teóriu, je otestovať, čo hovorí štandardný model o slabej sile, ktorá je zodpovedná za rádioaktívny rozpad, čo umožňuje jadrové reakcie, ktoré udržujú slnečné žiarenie a poháňajú jadrové elektrárne. Intenzita interakcií slabej sily závisí od takzvaného slabého náboja častice, rovnako ako elektromagnetická sila závisí od elektrického náboja a gravitácia závisí od hmotnosti.
„Len sme dúfali, že to bude jedna cesta k nájdeniu trhliny v štandardnom modeli,“ uviedol Greg Smith, fyzik z Jefferson National Accelerator Facility vo Virgínii a projektový manažér pre experiment Q-slabý.
Vedci vystreľovali lúče elektrónov na skupinu protónov. Točenia elektrónov boli buď rovnobežné, alebo rovnobežné s lúčom. Pri zrážke s protónmi by sa elektróny rozptýlili, väčšinou v dôsledku interakcií s elektromagnetickou silou. Ale za každých 10 000 alebo 100 000 rozptylov, Smith povedal, jeden sa stal vďaka slabej sile.
Na rozdiel od elektromagnetickej sily slabá sila neposlúcha zrkadlovú symetriu alebo paritu, ako ju nazývajú fyzici. Pri interakcii prostredníctvom elektromagnetickej sily sa elektrón rozptyľuje rovnakým spôsobom bez ohľadu na smer otáčania. Pri interakcii slabou silou však pravdepodobnosť, že sa elektrón rozptýli, závisí tak nepatrne od toho, či je rotácia paralelná alebo antiparalelná, vzhľadom na smer, ktorým sa elektrón pohybuje.
V experimente sa lúč striedal medzi zapaľujúcimi elektrónmi s paralelnými a antiparalelnými rotáciami asi 1 000 krát za sekundu. Vedci zistili, že rozdiel v pravdepodobnosti rozptylu bol iba 226,5 častíc na miliardu, s presnosťou 9,3 dielov na miliardu. To sa rovná zisteniu, že dva inak identické Mount Everests sa svojou výškou líšia hrúbkou dolárovej mince - s presnosťou až na šírku ľudských vlasov.
„Toto je najmenšia a najpresnejšia asymetria, aká bola kedy meraná pri rozptyle polarizovaných elektrónov z protónov,“ uviedol Peter Blunden, fyzik z kanadskej univerzity v Manitobe, ktorý sa štúdie nezúčastnil. Meranie, dodal, je pôsobivým úspechom. Navyše ukazuje, že pri hľadaní novej fyziky môžu tieto experimenty s relatívne nízkou spotrebou energie konkurovať výkonným urýchľovačom častíc, ako je Veľký hadrónový urýchľovač pri Ženeve, uviedol Blunden.
Aj keď sa ukázalo, že slabý náboj protónu je do značnej miery to, čo štandardný model povedal, že to bude, všetka nádej sa jedného dňa nestratí pri hľadaní novej fyziky. Výsledky len obmedzujú, ako môže vyzerať táto nová fyzika. Smith napríklad povedal, že vylučuje javy zahŕňajúce interakcie elektrón-protón, ktoré sa vyskytujú pri energiách nižších ako 3,5 teraelektrónu.
Napriek tomu by bolo oveľa vzrušujúcejšie, keby našli niečo nové, povedal Smith.
„Bol som sklamaný,“ povedal pre Live Science. „Dúfal som v nejakú odchýlku, signál. Ale ostatní sa uľavili, že sme neboli ďaleko od toho, čo predvídal štandardný model.“
