CMS bendradarbiaujantys mokslininkai pranešė apie galimą nežinomos dalelės atradimą, kuris suyra į musonus, kurių bendroji masė yra 28 GeV. Šiuo metu nė vienas teorinis modelis neprognozuoja šios dalelės egzistavimo, tačiau mokslininkai tikisi, kad ši anomalija nėra statistinės klaidos rezultatas. Stebėjimo išankstinį spausdinimą galima rasti arXiv.org saugykloje. Mes išsamiai papasakosime apie tyrimą, kuris gali pasirodyti ir kaip proveržis atradimas, ir dar vienas pataikavimas.
- „Salik.biz“
Helliko ritė
„Compact Muon Solenoid“arba „CMS“(„Compact Muon Solenoid“) yra didelių dalelių detektorius, esantis prie didžiojo hadronų kollido (LHC). Šis milžiniškas prietaisas, kurio skersmuo 15 metrų ir svoris 15 tūkstančių tonų, yra skirtas ieškoti naujos fizikos - fizikos, esančios už standartinio modelio ribų. Jei standartinis modelis apibūdina visų žinomų elementariųjų dalelių savybes (o kai kurios dar nepatvirtintos), tada hipotezėmis Naujojoje fizikoje siekiama bandyti paaiškinti įvairius reiškinius, kurie mokslininkams vis dar lieka paslaptimi.
Pagal vieną iš hipotezių - supersimetriją - kiekviena žinoma elementarioji dalelė atitinka sunkesnės masės superparterį. Pvz., Elektrono, kuris yra fermionas, partneris yra selektrono bozonas, o gluono (kuris yra bozonas) partneris yra gluino fermionas. Tačiau rezultatų trūkumas patvirtinant supersimetriją lėmė, kad šio modelio atsisako vis daugiau mokslininkų.
Protono ir protono susidūrimai vyksta detektoriaus viduje. Kiekvienas protonas yra sudarytas iš trijų kvarkų, kuriuos kartu laiko glikono laukas. Dideliu greičiu, panašiu į šviesos greitį, gliukono laukas virsta dalelių „sriuba“- gliūnais. Susidūrus protonams, tik keli kvarkai ar gluonai sąveikauja, likusios dalelės netrukdomai skraido. Vyksta reakcijos, kurių metu susidaro daug trumpaamžių dalelių, ir įvairūs CMS detektoriai registruoja jų puvimo produktus, įskaitant muonus. Muonai primena elektronus, tačiau 200 kartų masyvesni.
Naudodami detektorius, esančius už solenoido ribų, mokslininkai sugeba labai tiksliai sekti muonų trajektorijas ir nustatyti, kas būtent sukėlė tam tikros dalelės atsiradimą. Norint padidinti retos dalelės, kuri suyra į muonus, tikimybę, reikia daugybės protonų ir protonų susidūrimų. Tai sugeneruoja astronominį duomenų kiekį (apie 40 terabaitų per sekundę), o norint greitai juose rasti kažką neįprasto, naudojama speciali trigerinė sistema, kuri nusprendžia, kokią informaciją įrašyti.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Vaiduoklis viduje
CMS kartu su detektoriumi ATLAS, taip pat esančiu LHC, buvo naudojamas ieškant Higso bozono, kurį numatė standartinis modelis. Ši dalelė yra atsakinga už W- ir Z-bozonų (silpnos sąveikos nešiotojų) masę ir fotono ir glono masės trūkumą. 2012 m. Buvo atrastas Higso bozonas, kurio masė yra 125 GeV. Tačiau mokslininkai mano, kad už standartinio modelio gali būti ir kitų mažesnės masės Higso bozonų. Juos prognozuoja dviejų dvigubų „Higgs“modelis ir NMSSM (kitas minimalus supersimetriškas standartinis modelis). Nepaisant visų eksperimentinių bandymų, mokslininkai vis dar nesugebėjo įrodyti ar paneigti šių hipotezių.
CMS mokslininkai ieško kitų lengvų egzotinių dalelių. Tai apima, pavyzdžiui, tamsius fotonus - visiškai naujos pamatinės sąveikos nešėjus, primenančius elektromagnetinius, ir kurie yra analogiški tamsiosios medžiagos fotonams. Kita hipotetinė dalelė yra tamsusis Z-bozo analogas.
Fizikai atliko eksperimentą, norėdami rasti šviesos bosono egzistavimo įrodymų, kuriuos skleidžia gana gražūs kvarkai (b-kvarkai) ir skyla į muoną ir antimoną. Eksperimento metu atliekant protonų ir protonų susidūrimus, kai energija masės sistemos centre (sistemoje, kurios dalelės turi vienodą ir priešingą pusę nukreiptus momentus) yra lygi 8 TeV, buvo užregistruota keletas įvykių, kurie tikriausiai yra susiję su hipotetiniu bozonu.
Pirmasis įvykių tipas apima „b-kvarkų“reaktyvo pasirodymą detektoriaus centre ir jo priekinėje dalyje, o antrasis - dviejų purkštukų atsiradimą centre, o ne vieną purkštuką priekinėje dalyje. Abiem atvejais buvo stebimas besiformuojančių musonų porų perteklius, o porų masė, kaip parodė vėlesnė analizė, pasiekė 28 GeV. Muono porų skaičiaus skirtumas nuo foninių verčių pirmosios rūšies įvykiuose yra 4,2 standartinio nuokrypio (sigma), o antros rūšies įvykiuose - 2,9 sigma.
Fizikos mirtis
Dalelių fizikoje penkių sigmų skirtumas rodo tam tikrą anomalijos egzistavimą, kuris negalėjo atsirasti atsitiktinai. Tačiau jei skirtumas yra 3–5 sigmų diapazone, tada fizikai sako, kad tai tik rodo naujos dalelės egzistavimą. Pastaruoju atveju reikia gauti daug daugiau duomenų rezultatui patvirtinti (arba paneigti), kad būtų pašalintos duomenų tvarkymo ir aiškinimo klaidos. Jei viskas bus patvirtinta, tada galime pasakyti, kad muonai atsiranda dėl Naujosios fizikos dalelės irimo.
Tai nėra pirmas kartas, kai LHC pastebėtas reiškinys, neatitinkantis standartinio modelio. 2016 metais fizikai paskelbė atradę rezonanso, atitinkančio masyvią trumpalaikę dalelę, egzistavimo požymius. 2015 m. Ji buvo užregistruota kaip fotonų porų, kurių bendra masė yra 750 GeV, perteklius, į kurį tariamai ši dalelė suyra. Kitaip tariant, ši dalelė turėjo būti šešis kartus masyvesnė nei Higso bozonas. Tačiau vėliau surinkus duomenų analizė šio rezultato nepatvirtino.
Iki šiol fizikai nerado patikimų pėdsakų apie naujos fizikos egzistavimą. Vis dėlto neabejojama, kad jis turėtų egzistuoti, nes standartinis modelis negali paaiškinti tokių reiškinių, kaip fermionų masių hierarchijos problema (jai išspręsti įvedamas hipotetinis Goldstone bozonas), masės egzistavimas neutrinuose, materijos ir antimaterijos asimetrija, tamsiosios energijos kilmė ir kiti. Pats tamsiosios medžiagos buvimas Visatoje suponuoja visą hipotetinių dalelių, turinčių egzotiškų savybių, klasę. Paradoksalu, tačiau viskas, ką iki šiol sugebėjo mokslininkai, yra eksperimentiškai patvirtinti išnaudotą standartinį modelį.
Kai kurie mokslininkai siūlo, kad jei įmanoma įrodyti naująją fiziką, tai turėtų būti padaryta artimiausiu metu, per artimiausius kelerius metus. Priešingu atveju bus galima rimtai bijoti, kad žmonija nebegalės padaryti reikšmingų atradimų. Džiugina tai, kad pastaruoju metu vis daugiau anomalijų rasta greitintuvuose, užsimenant, kad mokslininkai yra ant kažko visiškai naujo.
Aleksandras Enikejevas