Kunne Fysikets Regerende Model Endelig Løsnes?

{h1}

Kombinerede resultater fra to massive atommaskere kunne afsløre de første fejl i den regerende fysikmodel for at beskrive subatomære partikler.

Redaktørens note: Denne historie blev opdateret fredag ​​den 11. september kl. 14.45. E. T.

Trouble brygger i den ordnede verden af ​​subatomic fysik.

Nye beviser fra verdens største atomsmasher, Large Hadron Collider i Genève, Schweiz, tyder på, at visse små subatomære partikler, der kaldes leptoner, ikke opfører sig som forventet.

Indtil videre hentyder dataene kun til disse misforståede leptoner. Men hvis flere data bekræfter deres vejige adfærd, ville partiklerne repræsentere de første revner i den regerende fysikmodel for subatomære partikler, siger forskere. [Se billeder af verdens største Atom Smasher]

Regerende model

En enkelt model, kaldet Standard Model, styrer den bizarre verden af ​​teensy lille. Det dikterer opførelsen af ​​hver subatomisk partikel, fra spøgelsesnutriner til den eftertragtede Higgs boson (opdaget i 2012), som forklarer, hvordan andre partikler får deres masse. I hundredvis af eksperimenter over fire årtier har fysikere igen og igen bekræftet, at standardmodellen er en nøjagtig forudsigelse for virkeligheden.

Men standardmodellen er ikke hele billedet af, hvordan universet fungerer. For en har fysikere ikke fundet en måde at forene Standardkosmoskosmoskomet med Einsteins teori om generel relativitet, som beskriver, hvordan masse warps rumtid i større skala. Og ingen teori forklarer det mystiske stof kaldet mørk materie, som udgør det meste af universets materie, men udsender ikke noget lys. Så fysikere har været på jagt efter resultater, der strider mod standardmodelens grundlæggende lokaler, i håb om at kunne afsløre ny fysik. [Beyond Higgs: 5 andre partikler der kan lure i universet]

Sprækker i fundamentet

Fysikere kan have fundet en sådan modsigelse på Large Hadron Collider (LHC), som accelererer bjælker pakket med protoner omkring en 17 km lang (27 km) underjordisk ring og smadrer dem ind i hinanden, hvilket skaber et brusebad af kortlivede partikler.

Mens man sigtede gennem alfabetssuppe af kortlivede partikler, så vidste forskere med LHC's skønhedseksperiment (LHCb) en uoverensstemmelse i, hvor ofte B mesoner - partikler med masse fem gange protonens - forfaldne i to andre typer elektroniske partikler, kaldet tau lepton og muon.

LHCb-forskerne bemærkede lidt mere tau-leptoner end forventet, som de først rapporterede tidligere i år. Men resultatet var meget foreløbigt. Fra alene LHCb-data var der en høj chance - ca. 1 ud af 20 - at en statistisk fluke kunne forklare resultaterne.

"Dette er et lille tip, og du ville ikke have været yderst begejstret, før du ser mere af det," sagde Hassan Jawahery, en partikelfysiker ved University of Maryland i College Park, der arbejder på LHCb-eksperimentet.

Men denne samme uoverensstemmelse i tau-lepton-muon-forholdet har skåret op før ved Stanford Universitets BaBar-eksperiment, som spores nedfaldet fra elektroner, der kolliderer med deres antimatterpartnere, positrons.

Med begge datakilder kombineret er oddsene, at tau-lepton-muon-uoverensstemmelsen er et biprodukt af tilfældige faldfald betydeligt. De nye resultater er på et sikkerhedsniveau på "4-sigma", hvilket betyder at der er en 99,993 procent chance, at uoverensstemmelsen mellem tau leptoner og muoner repræsenterer et reelt fysisk fænomen og ikke er et biprodukt af tilfældig chance, rapporterede forskerne sept. 4 i tidsskriftet Physical Review Letters. (Typiske fysikere annoncerer store opdagelser som Higgs boson, når data når et 5-sigma niveau af betydning, hvilket betyder, at der er en 1 i 3,5 millioner chance for at fundet er et statistisk fluke.)

"Deres værdier er helt i overensstemmelse med vores," sagde Vera Luth, en fysiker ved Stanford University i Californien, som arbejdede på BaBar-eksperimentet. "Vi er selvfølgelig begejstrede for, at det ikke ser helt ud som en udsving. Det kan faktisk være rigtigt."

Mærkelige nye verdener?

Selvfølgelig er det stadig for tidligt at sige med absolut sikkerhed, at noget fisket foregår i den meget lille verden. Men den kendsgerning, at lignende resultater er blevet fundet ved hjælp af helt forskellige eksperimentelle modeller, understøtter LHCb-resultaterne, sagde Zoltan Ligeti, en teoretisk fysiker ved Lawrence Berkeley National Laboratory i Californien, som ikke var involveret i de nuværende eksperimenter. Derudover har B-fabrikken ved det atom-smadrende KEK-B-eksperiment i Japan fundet en lignende afvigelse, tilføjede han.

Hvis fænomenet, de har målt, holder op med yderligere test, vil "implikationerne for teori og hvordan vi ser verden være meget store", fortæller Ligeti WordsSideKick.com. "Det er virkelig en afvigelse fra standardmodellen i en retning, som de fleste mennesker ikke ville have forventet."

For eksempel er en af ​​de bedste kandidater til at forklare mørkt materiale og mørk energi en klasse af teorier kendt som supersymmetri, hvilket indebærer, at hver kendt partikel har en superpartner med lidt forskellige egenskaber. Men de mest populære versioner af disse teorier kan ikke forklare de nye resultater, sagde han.

Stadig er de nye resultater endnu ikke bekræftet. Det bliver nødt til at vente, indtil holdet begynder at analysere data fra LHCs nyeste løb, der ramte op til næsten fordoblet energiniveauerne i april, sagde Jawahery.

"Usikkerheden er stadig stor, og vi vil gerne gøre det bedre," sagde Luth. "Jeg er sikker på, at LHCb vil gøre det."

Redaktørens note: Denne historie blev opdateret for at rette beskrivelsen af ​​B-meson. Den har en masse omkring fem gange massen af ​​en proton og er ikke en kraftbærer.

Følg Tia Ghose på Twitterog Google+. Følge efter WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com