CERN po žeme ieško naujos Visatos jėgos: keli skaičiai jau verčia fizikų bendruomenę sunerimti

CERN fizikai suintensyvino paieškas, kurios gali perrašyti dabartinį Visatos aprašymą: ar egzistuoja iki šiol nežinoma fundamentali jėga, arba nauja elementariųjų dalelių grupė. Nors standartinis dalelių fizikos modelis itin tiksliai aiškina daugybę reiškinių, jis vis dar neatsako į kelis esminius klausimus.

Tarp jų yra tamsiosios medžiagos prigimtis, materijos ir antimaterijos asimetrija bei gravitacijos nesuderinamumas su kvantiniu pasauliu. Dėl to net ir menkiausi neatitikimai eksperimentiniuose duomenyse mokslininkams tampa potencialiu signalu, kad už dabartinės teorijos ribų slypi nauja fizika.

Kodėl akys krypsta į LHCb?

Vienas didžiausių dėmesio centrų yra LHCb eksperimentas Didžiajame hadronų greitintuve, kuriame tiriami reti dalelių skilimai. Mokslininkai ypač analizuoja procesus, susijusius su dalelėmis, turinčiomis vadinamuosius „gražiuosius“ kvarkus, nes ten lengviau pastebėti subtilius nukrypimus.

Pagal standartinį modelį tam tikri skilimai turėtų vykti vienodai, nepriklausomai nuo to, ar galutiniuose produktuose atsiranda elektronai, ar miuonai. Tačiau dalis matavimų pastaraisiais metais vertė diskutuoti, ar gamta tikrai elgiasi taip, kaip numato teorija, ir ar nėra užuominų apie papildomą sąveiką.

Miuonų istorija: viltys ir korekcijos

Miuonas neretai vadinamas sunkesniu elektrono „giminaičiu“, o jo savybės jau seniai tapo vienu jautriausių testų standartiniam modeliui. Ypač daug aistrų kėlė miuono magnetinio momento matavimai, kurie kurį laiką atrodė nesutampantys su teoriniais skaičiavimais.

Vėliau tikslesnės analizės ir patikslinti skaičiavimo metodai dalį įtampos sumažino: atsirado argumentų, kad ankstesnė „anomalia“ galėjo būti susijusi su sudėtingu kvantinių sąveikų modeliavimo netikslumu, o ne su naujų dėsnių veikimu. Vis dėlto tyrėjai pabrėžia, kad ši sritis išlieka viena perspektyviausių ieškant nukrypimų.

Daugiau duomenų, didesnė tikimybė aptikti nukrypimus

CERN tuo pat metu plečia ir technines galimybes: modernizuojami detektoriai, o Didžiojo hadronų greitintuvo darbo režimai orientuojami į dar didesnį susidūrimų skaičių. Tokia kryptis svarbi todėl, kad reti procesai pasitaiko labai nedažnai, o patikimiems rezultatams reikia didžiulių statistinių imčių.

Po atnaujinimų LHCb toliau registruoja ir naujas, itin retas daleles, kurios padeda tiksliau tikrinti kvantinės chromodinamikos prognozes. Nors tokie atradimai savaime dar nereiškia revoliucijos, jie rodo, kad eksperimentai pasiekia jautrumą, kuriame net mažas nukrypimas gali tapti lūžio tašku.

Fizikų bendruomenėje vyrauja atsargi laikysena: kol nepriklausomi matavimai ir papildomos analizės nepatvirtina rezultatų, apie naują jėgą kalbama kaip apie hipotezę, o ne faktą. Vis dėlto būtent taip dažniausiai ir prasideda didieji proveržiai: nuo kelių keistų skaičių, kurie nebetelpa į senąją teoriją.