Rezultate mai mari ale punctelor de coliziune de hadroni pentru o fizică complet nouă

Actualizare (24 martie 2021): Experimentul Large Hadron Collider Beauty (LHCb) insistă întotdeauna că există un defect în cel mai bun model al nostru de fizică a particulelor.

După cum s-a explicat mai jos, rezultatele anterioare compară datele coliziunii cu ceea ce ne-am putea aștepta de la Model standard a provocat o abatere curioasă de aproximativ 3 abateri standard, dar aveam nevoie de mai multe informații pentru a fi siguri că acest lucru reflectă într-adevăr ceva nou în fizică.

Datele lansate recent ne-au adus acum mai aproape de această încredere, plasând rezultatele la 3,1 sigma; există întotdeauna o posibilitate de 1 la 1000 că ceea ce vedem este rezultatul unei tulburări fizice și nu o nouă lege sau particulă. Citiți acoperirea noastră originală de mai jos pentru a afla mai multe.

Original (31 august 2018): Experiențe trecute utilizarea concasorului de particule supradimensionat al CERN, Large Hadron Collider (LHC), a sugerat ceva neașteptat. O particulă numită Mesonul Frumuseții se descompunea într-un mod care pur și simplu nu se potrivea cu previziunile.

Înseamnă unul din două lucruri: predicțiile noastre sunt greșite sau cifrele sunt inexistente. Și o nouă abordare face ca observațiile să fie mai puțin probabil să fie o simplă coincidență, făcând aproape suficient ca oamenii de știință să înceapă să se entuziasmeze.

Un grup restrâns de fizicieni a luat datele coliziunii cu privire la descompunerea mezonului de frumusețe (sau mesonul b pe scurt) și a investigat ce s-ar putea întâmpla dacă ar schimba o ipoteză cu privire la decăderea acesteia cu una presupunând că au loc interacțiuni. .

Rezultatele au fost mai mult decât puțin surprinzătoare. Abordarea alternativă dublează ideea că se întâmplă cu adevărat ceva ciudat.

În fizică, anomaliile sunt în general considerate a fi lucruri bune. Lucruri fantastice. Numerele neașteptate ar putea fi fereastra către un mod cu totul nou de a privi fizica, dar fizicienii sunt, de asemenea, conservatori – voi avea fie atunci când legile fundamentale ale Universului sunt în joc.

READ  Eugene Stuart își ajută echipa să avanseze în playoff

Deci, atunci când rezultatele experimentale nu se potrivesc cu teoria, se presupune mai întâi că este un eșec aleatoriu în haosul statistic al unui test complicat. Dacă o experiență de urmărire arată același lucru, se presupune că este „unul dintre acele lucruri”.

Dar după suficiente experimente, pot fi colectate suficiente date pentru a compara șansele de erori cu șansele unei noi descoperiri interesante. Dacă un rezultat neașteptat diferă de cel așteptat cu cel puțin trei abateri standard, acesta se numește 3 sigma, iar fizicienilor li se permite să urmărească rezultatele în timp ce dă din cap cu entuziasm cu sprâncenele ridicate. Devine o observație.

Pentru a atrage cu adevărat atenția, anomalia ar trebui să persiste atunci când există suficiente date pentru a împinge această diferență la cinci abateri standard: un eveniment de 5 sigme este cauza exploziei de șampanie.

De-a lungul anilor, LHC a fost folosit pentru a crea particule numite mezoni, cu scopul de a observa ce se întâmplă în momentele după care s-au născut.

Mezonii sunt un tip de hadron, la fel ca protonul. Numai în loc să fie format din trei quarks într-o formațiune stabilă supusă unor interacțiuni puternice, acestea constau doar din două: un quark și un antiquark.

Chiar și mezonii cei mai stabili se destramă după sutimi de secundă. Cadrul pe care îl folosim pentru a descrie construcția și degradarea particulelor – Modelul standard – descrie ceea ce ar trebui să vedem atunci când diferiți mezoni se separă.

Mesonul frumuseții este un quark de puf conectat la un anti-quark inferior. Când proprietățile particulei sunt conectate la modelul standard, degradarea mezonului b ar trebui să producă perechi de electroni și pozitroni sau muoni asemănători electronilor și opușii lor, anti-muoni.

READ  Calea Lactee are un nor de gaz gigant din care ...

Rezultatul acestui electron sau muon ar trebui să fie de 50-50. Dar nu asta vedem. Rezultatele arată mult mai mulți produse electron-pozitron decât muoni-anti-muoni.

Merită să-i acordăm atenție. Dar când suma rezultatelor este ținută alături de predicția modelului standard, acestea sunt depășite de câteva abateri standard. Dacă luăm în considerare alte efecte, ar putea fi și mai departe – o adevărată pauză cu modelele noastre.

Dar cât de siguri putem fi că aceste rezultate reflectă realitatea și nu fac parte doar din zgomotul experimentării? Semnificația este mult mai mică decât acea sigma de 5, ceea ce înseamnă că există riscul ca abaterea de la modelul standard să nu fie nimic interesant până la urmă.

Modelul standard este o treabă excelentă. Construită de zeci de ani pe bazele teoriilor de câmp stabilite inițial de genialul teoretician scoțian James Clerk Maxwell, a servit ca hartă pentru Tărâmurile Invizibile ale multor particule noi.

Dar nu este perfect. Există lucruri pe care le-am văzut în natură – de la materia întunecată la mase de neutrini – care par în prezent dincolo de sfera modelului standard.

În momente ca acestea, fizicienii schimbă ipotezele de bază ale modelului și văd dacă explică mai bine ceea ce vedem.

„În calculele anterioare, s-a presupus că atunci când mezonul se descompune, nu mai există interacțiuni între produsele sale”, fizicianul Danny van Dyk de la Universitatea din Zurich, a declarat în 2018.

„În ultimele noastre calcule, am inclus efectul suplimentar: efecte pe distanțe lungi numite buclă de farmec”.

Detaliile acestui efect nu sunt destinate pasionaților și nu sunt un material tipar standard.

READ  CERCETĂTORII UIMI DE MAREA DESCOPERIRE

Pe scurt, ele implică interacțiuni complicate de particule virtuale – particule care nu persistă suficient de mult timp pentru a merge nicăieri, dar care, în principiu, apar în fluctuații ale incertitudinii cuantice – și o interacțiune între produsele de descompunere ulterioare.

Ceea ce este interesant este că, explicând distribuția mezonului prin această buclă de farmec speculativ, semnificația anomaliei sare la o sigma 6.1 convingătoare.

În ciuda saltului, încă nu este vorba de șampanie. Mai sunt de lucru, care include acumularea de observații în lumina acestui nou proces.

„Probabil vom avea o sumă suficientă în termen de doi sau trei ani pentru a confirma existența unei anomalii cu o credibilitate care ne permite să vorbim despre o descoperire”, Marcin Chrzaszcz de la Universitatea din Zurich a spus în 2018. (După cum știți, este 2021 și încă nu suntem chiar acolo, dar ne apropiem.)

Dacă este confirmat, ar arăta suficientă flexibilitate în modelul standard pentru a-și depăși limitele, dezvăluind potențial căi către noi domenii ale fizicii.

Este un mic crack și totuși s-ar putea să nu dezvăluie nimic. Dar nimeni nu a spus că rezolvarea celor mai mari mistere ale Universului ar fi ușoară.

Studiul din 2018 a fost publicat în European Physical Journal C; Rezultatele din 2021 sunt în așteptarea evaluării inter pares, dar pot fi vizualizate de cercetători arXiv.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *