Beprotiška sėkmė: CERN fizikai užfiksavo itin retą dalelių irimą, kurį aptikti sunkiau nei Higso bozoną

Sudėję kelių atskirų eksperimentų, atliktų Didžiuoju hadronų greitintuvu, rezultatus, mokslininkai sugebėjo atrasti itin retą dalelės, vadinamos keistuoju B Mezonu (Bs) irimą į du miuonus – tai, ką Standartinis fizikos modelis numato galint įvykti tik keturis kartus iš milijardo.

„Neįtikėtina, kad šis teoretinis spėjimas yra toks tikslus ir netgi dar labiau neįtikėtina tai, kad mes jį galime stebėti“, – sakė vienas iš mokslininkų Sheldonas Stone'as iš Sirakūzų universiteto JAV.

Tyrimų rezultatai, kurie buvo išspausdinti „Nature“, padaryti remiantis 2011 m. ir 2012 m. atlikta analize, ir atrasti kompaktiniu miuonų solenoido (Compact Muon Solenoid) ir Didžiojo hadronų greitintuvo beauty (LHC Beauty) eksperimentais.

Abu jie tiria dalelių savybes tam, kad rastų spragų Standartiniame modelyje – lygtyse, kuriomis mes kliaunamės norėdami paaiškinti dalelių tarpusavio sąveiką ir elgesį.

Nors Standartinis modelis dominavo fizikoje dar nuo aštunojo praėjusio amžiaus dešimtmečio, jis vis dar negali paaiškinti tamsiosios medžiagos, gravitacijos arba dalelių elgesio pačioje mūsų Visatos pradžioje, taigi mokslininkai visuomet stengiasi rasti būdų patikrinti lygčių ribas ir jas praplėsti.

Kad tai padarytų, jie stebi subatominių dalelių irimą ir rezultatus lygina su numatytais Standartiniame modelyje – ir bet koks nukrypimas gali būti naujų fizikos žinių šaltinis, tokių kaip naujos dalelės arba naujos jėgos, kurios galėtų padėti įminti Visatoje paslaptis.

Tačiau iki šiol spėjimai iš esmės atlaikė tikrinimus, o pats didžiausias to įrodymas buvo Higso bozono atradimas.

„Dauguma teorijų, kurios siūlo praplėsti Standartinį modelį, taip pat spėja ir keistojo B mezono irimo padažnėjimą, – aiškino vienas iš CMS eksperimente dirbusių fizikų Joelis Butleris. – Šie nauji rezultatai leidžia mums apriboti daugumą iš teorijų. Kiekviena perspektyvi teorija turi nuspėti pakankamai mažą pokytį, kad būtų suderinta su likusiais neaiškumais.“

Tačiau, nors Bs mezonų tyrimo rezultatai „beveik sutampa“ su Standartinio modelio spėjimu, jie nukrypo kaip tik pakankamai, kad įrodytų, jog gali vykti kažkas įdomaus ir nepaaiškinamo.

„Rezultatai visiškai neprieštarauja Standartinio modelio spėjimui, tačiau leidžia jį kvestionuoti, – kalbėjo Butleris. – Šį pavasarį mes rinkome daugiau duomenų ir galiausiai tikimės viską įvertinti. Kai turėsime nuo dviejų iki keturių kartų daugiau duomenų iš sekančio DHG veikimo etapo, tuomet bus dar įdomiau.“

Dar įdomesnis faktas – mokslininkams pavyko rast kito, dar retesnio B mezono, žinomo kaip nekeistasis mezonas, irimo į du miuonus įrodymų. Tai prognozuojama įvyksiant tik kartą iš dešimties milijardų irimų. Ir šiuo atveju duomenys neprieštarauja Standartiniam modeliui, tačiau ir nėra visiškai tokie, kokie prognozuojami.

B mezonai stebina mokslininkus todėl, kad jie padeda suprasti, kodėl Visatoje apskritai egzistuoja medžiaga. Teoriškai Didysis sprogimas turėjo sukurti vienodus kiekius medžiagos ir antimedžiagos, o šios turėjo viena kitą anihiliuoti.

„Bs mezonai svyruoja tarp jų medžiagos ir antimedžiagos partnerių. Šis procesas pirmą kartą buvo atrastas „Fermi“ laboratorijoje 2006 metais. – sakė S. Stone'as. – B.mezonų savybių tyrimas padės mums suprasti neatitikimą tarp medžiagos ir antimedžiagos.“