Исследование представляет доказательства поразительной «новой физики»

Исследование, проведённое Боннским университетом, теперь даёт ещё более веские доказательства существования «новой физики». Окончательная версия документа опубликована в журнале Physics Letters B.

Проф. д-р Ульф-Дж. Майснер (слева) и доктор Чень Йе Сен (справа) из Института Радиационной и Ядерной Физики им. Гельмгольца при Боннском университете. (Изображение: Volker Lannert via University of Bonn)

Стандартная модель физики частиц описывает строительные блоки, из которых состоит мир: люди, песчинки на пляже, океанская вода, в которой мы охлаждаемся, а также палящее солнце. Стандартная модель также объясняет, какие силы действуют между этими элементарными частицами, и позволяет нам понять многие физические явления. Доктор Чень-Йе Сен из Института Радиационной и Ядерной Физики имени Гельмгольца при Боннском университете и ведущий автор исследования сказал:

«Есть такие вопросы, на которые эта теория не может ответить. Например, большинство исследователей полагают, что 95% нашей Вселенной состоит из тёмной материи и тёмной энергии, которые мы не можем обнаружить напрямую с помощью наших измерительных приборов. Но существование этих загадочных компонентов не может быть выведено из Стандартной модели».

Поэтому многие исследователи полагают, что Стандартная модель ещё не является окончательным ответом, что её необходимо дополнить или даже фундаментально изменить с помощью модели «новой физики». В этом направлении указывает и всё большее количество экспериментальных результатов, например, касающихся распада так называемых каонов. Эти частицы являются компонентами космических лучей, исходящих от звёзд и галактик. Они нестабильны, потому что, в среднем, распадаются через несколько миллиардных долей секунды.

Стандартная модель физики частиц описывает строительные блоки, из которых состоит мир: люди, песчинки на пляже, вода океана, в которой мы охлаждаемся, а также палящее солнце. (Изображение: Quangpraha via Pixabay)

Незначительное расхождение между измерением и теорией

Параметр Стандартной модели под названием Vus описывает этот распад. Его значение может быть определено математически из экспериментальных данных измерений. Однако, если это сделать для разных путей распада каонов, то для vus получаются разные результаты. Доктор Сен сказал:

«Это может быть доказательством существования физики за пределами Стандартной модели».

На данном этапе полной уверенности в этом нет, так как существуют, по сути, три возможных причины такого расхождения.

Во-первых, измерения в экспериментах могут быть неправильными или слишком неточными.

Во-вторых, возможно, расчёт соответствующих распадов в рамках Стандартной модели недостаточно точен.

Или, в-третьих, Стандартная модель на данный момент неверна. Профессор д-р Ульф Майснер из Института Гельмгольца подчеркнул:

«Первое объяснение сейчас считается маловероятным. Во-первых, теперь можно экспериментально определять vus с возрастающей точностью. Во-вторых, эти измерения проводились множество раз».

Теория неверна? Или расчёты слишком неточны?

Однако до сих пор неясно, достаточно ли точны расчёты распадов в рамках Стандартной модели для извлечения vus. Это связано с тем, что их вычисление возможно только в приблизительной степени и только с использованием чрезвычайно мощных суперкомпьютеров. Кроме того, даже самые быстрые компьютеры в настоящее время должны будут загружаться десятилетиями, чтобы достичь достаточно высокой точности вычислений. Доктор Сен отметил:

«Нам необходима высокая точность, чтобы быть достаточно уверенными в том, что расхождение между значениями vus действительно указывает на ошибку в Стандартной модели».

Вместе с коллегами молодой исследователь из Малайзии разработал метод, позволяющий значительно сократить время вычислений. Доктор Сен добавил:

«Для этого мы разбили задачу -— точное извлечение vus — на множество более простых подзадач. Это позволило определить значение Vus по распадам каонов намного быстрее и точнее, чем раньше».

Свидетельства «новой физики» становятся всё очевиднее

Результаты исследований подтверждают расхождение между значениями Vus. Таким образом, доказательства существования «новой физики» за пределами Стандартной модели стали более убедительными. Учёный заключил:

«Мы пока не можем быть полностью уверены. Для этого наши расчёты должны стать намного точнее. Но если наши результаты подтвердятся, это, безусловно, станет одним из самых важных открытий в физике элементарных частиц за последние годы».

Трой Оукс — родился и вырос в Австралии и всегда хотел знать, почему и как всё работает, что привело его к любви к науке. Он профессиональный фотограф и с удовольствием фотографирует прекрасные австралийские пейзажи. Он также является профессиональным охотником за штормами и в настоящее время живет в Херви-Бей, Австралия.