Главная Физика Исследование Боннского университета доказывает существование «новой физики?

«Новая физика» вместо Стандартной модели

Является ли Стандартная модель физики частиц истиной последней инстанции? Или ее основные положения неверны в принципе?

Стандартная модель в физике

В последнее время выросло количество экспериментальных наблюдений, которые отклоняются от предсказаний этой широко принятой физической теории. Исследование, проведенное Боннским университетом, теперь предоставляет еще более веские доказательства существования "новой физики".

Окончательная версия работы опубликована в журнале Physics Letters B. Ведущий автор Чиен-Йеа Сенг представит результаты в середине октября на осеннем заседании Физического общества США.

Принято считать, что Стандартная модель физики частиц описывает строительные блоки, из которых состоит мир. Модель также объясняет, какие силы действуют между элементарными частицами, и позволяет нам понять многие физические явления.

"Однако есть и вопросы, на которые эта теория не может ответить", - объясняет доктор Чиен-Йеа Сенг, постдокторант Института ядерной физики имени Гельмгольца при Боннском университете.

"Например, большинство исследователей предполагают, что 95% нашей Вселенной состоит из темной материи и темной энергии, которые мы не можем обнаружить непосредственно с помощью наших измерительных приборов. Но существование этих таинственных компонентов не может быть выведено из Стандартной модели". Хотя сама теория опирается на «факт» их существования.

Поэтому многие исследователи предполагают, что Стандартная модель еще не является окончательным ответом, и должна быть дополнена или даже кардинально изменена.

Ульф-Дж. Мейснер и Чиен-Йеа Сенг

Все больше экспериментальных результатов также указывают в этом направлении, например, результаты, касающиеся распада так называемых каонов. Эти частицы являются компонентом космических лучей, исходящих от звезд и галактик. Они нестабильны, распада.ncz в среднем через несколько миллиардных долей секунды.

Небольшое расхождение между измерениями и теорией

Параметр Стандартной модели под названием Vus описывает этот распад. Его значение может быть извлечено математически из данных измерений и экспериментов. Однако если проанализировать распад каонов, то для Vus получаются разные результаты.

"Это может быть признаком физики, выходящей за рамки Стандартной модели", - поясняет Сенг.

Но полной уверенности в этом нет. Это связано с тем, что существует три возможных причины расхождений:

  • Во-первых, измерения в экспериментах могут быть неправильными или слишком неточными.
  • Во-вторых, возможно, расчет соответствующих распадов в рамках Стандартной модели недостаточно точен.
  • В-третьих, Стандартная модель на самом деле неверна. В данном случае, по крайней мере.

"Первое объяснение сейчас считается маловероятным, - подчеркивает профессор Ульф Майснер из Института Гельмгольца. - Во-первых, теперь можно определить Vus экспериментально с возрастающей точностью. Во-вторых, эти измерения уже многократно повторялись".

Теория ошибочна? Или расчеты слишком неточны?

Однако неясно, достаточно ли точны расчеты распадов в рамках Стандартной модели для получения Vus. Это связано с тем, что вычисления возможны лишь в приблизительной степени и только с использованием чрезвычайно мощных суперкомпьютеров.

Кроме того, даже самые быстрые компьютеры работали бы десятилетия, чтобы достичь достаточно высокой точности вычислений.

"Однако нам нужна высокая точность, чтобы быть достаточно уверенными в том, что расхождение между значениями Vus действительно свидетельствует об ошибке в Стандартной модели", - подчеркивает Сенг.

Вместе с коллегами молодой исследователь из Малайзии разработал метод, который позволяет значительно сократить время вычислений.

"Для этого мы разбили задачу - точное извлечение Vus - на множество более простых подпроблем, - говорит он. - Это позволило определить значение Vus из каонных распадов гораздо быстрее и точнее, чем раньше".

Свидетельства "новой физики" усиливаются

Полученные результаты подтверждают расхождение между значениями Vus. Таким образом, доказательства существования "новой физики" за пределами Стандартной модели усилились.

"Мы еще не можем быть полностью уверены", - говорит Сенг.

"Для этого наши расчеты должны стать немного более точными. Но если наши результаты подтвердятся, это, безусловно, будет одним из самых важных открытий в физике частиц за последние годы".

По материалам https://phys.org

Дата: 2021-09-15

Автор: Всеволод Гордиенко

Поделиться с друзьями: