Имперские физики являются частью команды, которая объявила об «интригующих» результатах, которые потенциально не могут быть объяснены нашими текущими законами природы.
Коллаборация LHCb в ЦЕРНе обнаружила, что частицы ведут себя не так, как должны, согласно основной теории физики элементарных частиц - Стандартной модели.
Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что частицы, называемые кварками красоты, которые измеряются в эксперименте LHCb, должны распадаться либо на мюоны, либо на электроны в равной мере. Однако новый результат предполагает, что этого может и не происходить, что может указывать на существование новых частиц или взаимодействий, не объясняемых Стандартной моделью.
Физики из Имперского колледжа Лондона и университетов Бристоля и Кембриджа провели анализ данных для получения этого результата при финансовой поддержке Совета по научно-техническим средствам. Результат был объявлен сегодня на конференции Moriond Electroweak Physics и опубликован в виде препринта.
За пределами стандартной модели
Стандартная модель - это лучшая на данный момент теория физики элементарных частиц, описывающая все известные фундаментальные частицы, составляющие нашу Вселенную, и силы, с которыми они взаимодействуют.
Однако Стандартная модель не может объяснить некоторые из самых глубоких загадок современной физики, включая то, из чего состоит темная материя и дисбаланс материи и антиматерии во Вселенной.
Поэтому исследователи искали частицы, ведущие себя иначе, чем можно было бы ожидать в Стандартной модели, чтобы помочь объяснить некоторые из этих загадок.
Доктор Митеш Патель из физического факультета Imperial и один из ведущих физиков, стоявших за измерением, сказал: «Мы действительно дрожали, когда впервые посмотрели на результаты, мы были так взволнованы. Наши сердца действительно бились. немного быстрее.
«Слишком рано говорить, действительно ли это отклонение от Стандартной модели, но потенциальные последствия таковы, что эти результаты - самое интересное, что я сделал за 20 лет в этой области. долгий путь сюда."
Строительные блоки природы
Сегодняшние результаты были получены в ходе эксперимента LHCb, одного из четырех детекторов огромных частиц на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРН.
БАК - крупнейший и самый мощный в мире коллайдер частиц - он разгоняет субатомные частицы почти до скорости света, прежде чем столкнуть их друг с другом. Эти столкновения производят взрыв новых частиц, которые физики затем записывают и изучают, чтобы лучше понять основные строительные блоки природы.
Обновленное измерение ставит под сомнение законы природы, которые относятся к электронам и их более тяжелым собратьям, мюонам, одинаково, за исключением небольших различий из-за их разных масс.
Согласно Стандартной модели, мюоны и электроны взаимодействуют со всеми силами одинаково, поэтому созданные на LHCb кварки красоты должны распадаться на мюоны так же часто, как и на электроны.
Но эти новые измерения предполагают, что распады могут происходить с разной скоростью, что может свидетельствовать о том, что невиданные ранее частицы склоняют чашу весов в сторону от мюонов.
Доктор Паула Альварес Картелле из Кембриджского университета была одним из руководителей группы, получившей результат. Она сказала: «Этот новый результат предлагает дразнящие намеки на присутствие новой фундаментальной частицы или силы, которая по-разному взаимодействует с этими различными типами частиц».
Чем больше у нас данных, тем более убедительным становится этот результат. Это измерение является наиболее важным в серии результатов LHCb за последнее десятилетие, которые, кажется, все совпадают - и все они могут указывать на общее объяснение..
"Результаты не изменились, но их неопределенности сократились, что повысило нашу способность видеть возможные различия со Стандартной моделью."
Не предрешено
В физике элементарных частиц золотым стандартом для открытия является пять стандартных отклонений, что означает, что вероятность того, что результат окажется случайным, составляет 1 к 3,5 миллиона. Этот результат представляет собой три отклонения, что означает, что все еще существует 1 из 1000 шансов, что измерение является статистическим совпадением. Поэтому еще слишком рано делать какие-либо твердые выводы.
Д-р Константинос Петридис из Школы физики Бристольского университета был одним из ведущих физиков, стоявших за измерением.
Он сказал: «Это была семилетняя сага. В течение этого периода мы видели признаки нового необъяснимого процесса в действии, но эффекты были слишком тонкими, чтобы делать какие-либо выводы. Последний результат от Однако LHCb впервые предлагает доказательства того, что с нашим нынешним пониманием физики элементарных частиц может быть что-то не так.
Мы очень взволнованы этим результатом, но сохраняем осторожность. Аспиранты Бристольской группы физики элементарных частиц возглавляют исследования, необходимые для подтверждения или опровержения этих захватывающих результатов.
Открытие новой силы в природе - это святой Грааль физики элементарных частиц. Наше нынешнее понимание составляющих Вселенной удивительно несовершенно - мы не знаем, из чего состоит 95 процентов Вселенной и почему существует такой большой дисбаланс между материей и антиматерией».
Теперь коллаборация LHCb должна дополнительно проверить свои результаты, сопоставив и проанализировав дополнительные данные, чтобы увидеть, остались ли доказательства некоторых новых явлений. Ожидается, что эксперимент LHCb начнет собирать новые данные в следующем году после обновления детектора.