Mokslininkai keičia fizikos teoriją: bandymai parodė tai, apie ką ilgai spėliota

Netoli Ženevos esančio Didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo mokslininkai savo duomenyse pastebėjo neįprastą požymį, kuris gali būti pirmąja naujos fundamentaliosios jėgos egzistavimo užuomina, skelbia theguardian.com.

Vienos iš keturių pagrindinių Didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą bandymams naudojančių mokslinių grupių nariai išanalizavo 10-ies metų duomenis, kaip milžiniškoje mašinoje labai trumpam atsirandančios nestabilios dalelės B mezonai skyla į įprastines daleles, pavyzdžiui, elektronus.

Dalelių fizikos standartiniame modelyje, matematiniame pagrinde, kuriuo grindžiamos mokslininkų žinios apie subatominį pasaulį, griežtai nurodyta, kad dalelės turi skilti į kitas daleles, turinčias elektronų, lygiai tokiu pačiu greičiu, kokiu skyla į daleles, turinčias sunkesniųjų elektrono giminaičių – muonų.

Visgi antradienį paskelbti CERN rezultatai leidžia daryti prielaidą, kad vyksta kažkas neįprasto. B mezonai neskyla taip, kaip turėtų pagal modelį: dėl kažkokios priežasties susidaro daugiau elektronų turinčių dalelių nei turinčių muonų.

„Šios dalelės turėtų vienodu tempu skilti į daleles su elektronais ir daleles su muonais, – sakė Mančesterio universiteto eksperimentinių dalelių fizikas ir Didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo mokslininkų atstovas spaudai prof. Chrisas Parkesas. – Bet matome intriguojančią užuominą, kad galbūt minėtieji procesai vyksta nevienoda sparta, tačiau kol kas tiksliai to patvirtinti negalime.“

Kalbant fizikų žargonu, rezultatų reikšmingumas lygus 3,1 sigmos, t. y. tikimybė, kad jie klaidingi, yra maždaug viena iš tūkstančio. Nors šis skaičius skamba visai neblogai, paprastai dalelių fizikai neskuba kalbėti apie naują atradimą, kol rezultatų reikšmingumas tampa lygus penkioms sigmoms. Tokiu atveju tikimybė apsirikti sumažėja iki vienos iš keleto milijonų.

„Tai intriguojanti užuomina, bet praeityje ne kartą teko nusivilti. Taip nutinka gana dažnai“, – paaiškino C. Parkesas.

Dalelių fizikos standartiniame modelyje apibūdinamos dalelės ir subatominį pasaulį valdantys fizikos dėsniai. Pastaruosius 50-imt metų tobulintoje teorijoje apibrėžiama, kaip elementariosios dalelės kvarkai atomo branduolyje sudaro protonus ir neutronus bei kaip šios dalelės, įskaitant elektronus, sudaro visą žinomą materiją. Modelyje taip pat paaiškintos trys iš keturių fundamentaliųjų jėgų: elektromagnetizmas, atomų branduolių sandarą bei stabilumą lemianti stiprioji jėga ir branduolines reakcijas Saulėje sukelianti silpnoji jėga.

Tiesa, standartiniame modelyje paaiškinta ne viskas. Pavyzdžiui, nepaaiškinta ketvirtoji fundamentalioji jėga gravitacija, taip pat jame nė žodeliu neužsimenama apie 95 proc. Visatos. Mokslininkų manymu, ši Visatos dalis nėra sudaryta iš įprastos materijos.

Vadovaujantis kol kas labiausiai paplitusia hipoteze, kosmosą sudaro tamsioji energija, jėga, regis, atsakinga už Visatos plėtimąsi, ir tamsioji materija, paslaptinga medžiaga, tarytum nematomas voratinklis apraizgiusi visą Visatą.

„Jeigu atlikę dar vieną papildomų procesų analizę galėtume patvirtinti ankstesnius radinius, būtų tiesiog nuostabu, – prisipažino C. Parkesas. – Tai reikštų, kad standartiniame modelyje yra netikslumų ir kad mums reikia papildyti fundamentaliųjų dalelių fizikos teoriją, norint paaiškinti keistąjį reiškinį.“

Nepaisant išlikusių abejonių, C. Parkesas nurodė, kad, atsižvelgiant į kitą turimą informaciją apie B mezonus, nuojauta, jog pavyko užfiksuoti šį tą neįprasto, dar labiau sustiprėjo.

„Teigčiau, kad galima atsargiai džiūgauti. Esame suintriguoti, nes šie rezultatai ne tik yra gana reikšmingi, bet ir sutampa su ankstesniais rezultatais, gautais atliekant eksperimentus Didžiuoju hadronų priešpriešinių srautų greitintuvu ir kitus bandymus visame pasaulyje“, – pažymėjo jis.
Kembridžo universiteto teorinės fizikos dėstytojas Benas Allanachas pritaria, kad, atsižvelgiant į kitus radinius, naujausi Didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo mokslininkų rezultatai yra jaudinantys. „Esu įsitikinęs, jog bus padarytas reikšmingas atradimas“, – sakė jis.

Jeigu rezultatai bus patvirtinti, juos būtų galima paaiškinti kol kas tik hipotetinėmis dalelėmis, vadinamomis pirminėmis Z, arba leptokvarkais.

„Galbūt egzistuoja nauja kvantinė jėga, verčianti B mezonus skilti į muonus neįprasta sparta. Ji tarytum juos sulipdo ir sulėtina skilimą į muonus, – spėliojo B. Allanachas. – Ši jėga galėtų padėti paaiškinti įmantrią materijos dalelių masės įvairovę.“

Mokslininkai surinks daugiau duomenų, gautų atlikus bandymus naudojant Didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą bei kitus eksperimentus visame pasaulyje, pavyzdžiui, Japonijoje vykdomą projektą „Belle II“, tikėdamiesi patvirtinti naujos fundamentaliosios jėgos egzistavimą.