CERN dalelių greitintuve ką tik įvyko kažkas laukinio

CERN, Didžiojo hadronų greitintuvo namų, mokslininkai ką tik pastebėjo stulbinančiai retą reiškinį subatominiame lygmenyje, galintį atnaujinti standartinį dalelių fizikos modelį.

Atlikdami eksperimentą, vadinamą NA62, mokslininkai aptiko ir išmatavo itin retą subatominės dalelės, vadinamos kaonu, skilimo formą. Tai viena iš rečiausių kada nors pastebėtų sąveikų dalelių fizikoje: mokslininkų teigimu, tokiu būdu suyra mažiau nei vienas iš dešimties milijardų kaonų.

Standartinis modelis numato šį kaono skilimą, kuris vadinamas „auksiniu kanalu“, labai tiksliai. Taigi, reiškinio stebėjimas eksperimento metu suteikia unikalią galimybę patikrinti mūsų dabartinį supratimą apie subatominį pasaulį.

„Jei išmatuosime nukrypimą nuo [standartinio modelio], tai aiškus naujos fizikos ženklas“, – „Interesting Engineering“ sakė Birmingemo universiteto dalelių fizikė Cristina Lazzeroni, dirbusi šiame eksperimente.

Kaonai, dar žinomi kaip K mezonai, yra sudaryti iš dviejų kvarkų. Įkrautuose kaonuose – eksperimento objektas – yra kvarkas ir anti kvarkas.

Per daug nesigilindami į detales, reikia žinoti, kad per itin retą skilimą, kurio ieškojo mokslininkai, įkrauti kaonai suyra ir susidaro dar trys dalelės: įkrauta dalelė, vadinama pionu, taip pat neutrinas ir antimedžiagos neutrinas arba antineutrinas.

Norėdami stebėti šį scenarijų, mokslininkai naudojo dalelių greitintuvą, CERN Super Protonų Synchrotroną (SPS), kad smogtų didelio intensyvumo protonų spinduliu į nejudantį taikinį. Tai išmetė antrines daleles, įskaitant kaonus, kurios buvo tiksliai išmatuotos detektoriumi.

Ir, lydimi sėkmės, tyrėjai užfiksavo sunkiai suvokiamą situaciją: įkrauti kaonai patyrė itin retą skilimą maždaug 13 kartų iš 100 mlrd.

Nepaprastai retas rezultatas. Tačiau, pasak mokslininkų, tai yra maždaug 50 procentų dažniau nei prognozuojama standartiniame modelyje – neatitikimas, kurį vienaip ar kitaip reikės suderinti.

Tačiau tai nebūtinai yra standartinio modelio mirties nuosprendis. Dėl neapibrėžtumo principo labai tikėtina, kad jo prognozės yra suderinamos su tuo, kas buvo rasta čia.

Nepaisant to, tai iki šiol tiksliausias tokio pobūdžio aptikimas. Tyrėjai anksčiau stebėjo itin retą kaono skilimą, tačiau tai pirmas kartas, kai jis buvo išmatuotas su penkių standartinių nuokrypių arba penkių sigmų reikšme, kuri yra dalelių fizikos atradimo standartas. Tai reiškia, kad yra tik 0,00003 arba 0,00006 procento tikimybė, jog tai, kas buvo stebėta, yra statistinis atsitiktinumas.

„Ieškant užuominų apie naują fizikos šaką, paaiškinančią šį skilimą, reikia daugiau duomenų, tačiau šis rezultatas yra šuolis į priekį ir dar labiau sustiprina ir taip didelį susidomėjimą šia tyrimų kryptimi“, – pranešime apie darbą sakė NA62 fizikos koordinatorius Karimas Massri.