| | 14 марта 2016 | Новости науки и техники
Новая частица, не подчиняющаяся ни одному из законов физики, может стать первым проявлением фундаментальных сил пятого типа
Научные данные, собранные во время первого периода работы Большого Адронного Коллайдера (БАК) на полной мощности, содержат признаки существования неизвестной ранее частицы, более тяжелой, нежели бозон Хиггса, поведение которой не укладывается в рамки ни одного из существующих законов физики. Дальнейшие исследования в данном направлении могут привести к открытию совершенно нового семейства элементарных частиц и, вполне вероятно, к открытию еще неизвестного пятого вида фундаментальных сил. Однако, первых полученных результатов еще недостаточно для подтверждения факта существования новой частицы и ученые собираются набрать недостающие им данные после того, как коллайдер возобновит работу в следующем месяце.
Намеки на существование новой частицы были получены учеными экспериментов ATLAS и CMS, которые изучали процессы распада частиц, заканчивающиеся излучением двух фотонов света. Эти процессы достаточно удобны для изучения, ведь зарегистрировать и измерить параметры фотонов можно достаточно простыми способами, а ход таких процессов весьма хорошо поддается прогнозированию.
Когда цепочка распада частицы заканчивается двумя фотонами света, в большинстве случаев суммарная энергия этих фотонов равна массе частицы, умноженной на квадрат скорости света. Все кто учил физику в школе, знакомы с этим уравнением Эйнштейна, и данные наблюдения являются реальным проявлением данного закона, позволяя ученым вычислить энергию и массу исходной частицы. В результате расчетов ученые выяснили, что суммарная энергия фотонов света равна 750 ГэВ, что соответствует массе частицы, в шесть раз превышающей массу бозона Хиггса и почти в 800 раз превышающей массу протона.
Если обнаруженные учеными следы новой частицы окажутся реальными, а не результатом воздействия каких-либо помех или просто статистическим отклонением в данных, это будет открытием огромного значения, сопоставимым разве что с открытием бозона Хиггса в 2012 году. «Это будет чем-то, полностью выходящим за рамки Стандартной Модели физики элементарных частиц» — рассказывает Джон Эллис (Professor John Ellis), профессор теоретической физики из Королевского Колледжа в Лондоне, — «Подтверждение существования новой частицы может помочь ученым сделать шаг в неизведанную область и повлечь за собой обнаружение целого нового семейства частиц».
Стандартная Модель определяет, что все во Вселенной состоит из элементарных частиц, связываемых фундаментальными силами четырех типов, электромагнетизмом, гравитацией, силами сильных и слабых ядерных взаимодействий. Все эти силы находятся в разных энергетических диапазонах, имеют разную природу и значение. Новая частица, которая не вписывается в Стандартную Модель, может послужить своего рода указателем на существование неизвестного пятого типа фундаментальных сил, которые проявляются лишь в области некоей «нестандартной» физики.
Обнаружение учеными следов, ведущих к новым областям физики, является важным из-за того, что Стандартная Модель, несмотря на ее «красоту» и целостность, все же оставляет открытыми некоторые вопросы. Существующая Стандартная Модель не может дать объяснения природе гравитации, которое будет соответствовать Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, модель также не объясняет факта наличия частиц темной материи и многое другое.
Как упоминалось немного выше, коллайдер возобновит работу в следующем месяце, производя столкновения лучей частиц, энергия которых будет равна 13 ТэВ. Ученые-физики CERN будут интенсивно производить поиски следов новой сверхмассивной частицы в информации, собираемой датчиками экспериментов ATLAS и CMS, и, возможно, им удастся найти не только очередные подтверждения, но и получить результаты с уровнем достоверности, достаточным для научного открытия. «Мы надеемся, что все необходимые данные, касающиеся новой частицы, будут накоплены к началу лета, а немногим позже, если звезды займут удачную позицию, можно будет ожидать громких заявлений» — рассказывает профессор Патрик Джейнот (Professor Patrick Janot), — «К этому времени мы соберем гораздо больше данных о столкновениях на энергии 13 ТэВ, нежели их было собрано в 2015 году».
