Според New Scientist, во шест и пол вечерта на 20 јануари 2021 година, мал тим научници го вклучиле Zoom за да споделат момент за кој знаеле дека може засекогаш да ја промени физиката. „Буквално се тресев“, рече Митеш Пател од Империал колеџот во Лондон.

Тој и неговиот тим штотуку се подготвуваа да го објават долгоочекуваното мерење од експериментот на Големиот хадронски судирач (LHCb) во Лабораторијата за физика на честички на ЦЕРН во близина на Женева, Швајцарија, што конечно може да го урне стандардниот модел, моментално нашата најдобра интерпретација на фундаменталната природа на светот. .

Мерењето се однесува на субатомски честички познати како кваркови. Во текот на последните неколку години, нивното однесување навестува постоење на некоја сила надвор од нашето вообичаено разбирање на физиката. Во новите експерименти потоа, навестувањата за истото необично однесување само продолжуваат да се зацврстуваат, па возбудата кај научниците расте.

Ако овие кваркови навистина се однесуваат како што изгледаат, тоа би требало да значи дека постои уште една непозната сила на природата, која би можела да укаже на нова обединета теорија на честички и сили, што е еден вид свет грал на физиката.

Стандардниот модел ги опишува сите познати честички кои ја сочинуваат видливата материја во вселената, како и силите преку кои тие дејствуваат. Тоа е потврдено во бројни експерименти до денес, но физичарите знаат дека мора да биде нецелосно. Имено, не ја вклучува силата на гравитацијата, ниту пак може да објасни како се формирала материјата за време на Големата експлозија или зошто материјата преовладувала над антиматеријата.

Освен тоа, не содржи честичка што би можела да ја објасни мистериозната темна материја која ја држи галаксијата заедно со гравитација за да не експлодира за време на ротацијата - видливата материја едноставно не е доволна за тоа. Астрономските мерења велат дека масата на оваа темна материја во вселената треба да биде дури пет пати поголема од вкупната маса на видливата материја.

Поради овие недостатоци на стандардниот модел, физичарите долго време бараа индикации за физика надвор од стандардниот модел што може да помогне во решавањето на некои од овие мистерии. Еден од најдобрите начини да се најдат нови честички и сили е да се проучуваат кварковите. Ова се егзотичните роднини на кварковите кои ги сочинуваат јадрата на сите атоми.

Кварковите не постојат во голем број во реалниот свет, бидејќи тие се неверојатно краткотрајни - тие во просек преживуваат само трилионити дел од секундата пред да се трансформираат или да се распаднат во други честички. Сепак, џиновскиот акцелератор на честички LHC на CERN произведува милијарди кваркови секоја година снимени од детектор наречен LHCb, како и некои други детектори.

Начинот на кој се распаѓаат кварковите може да биде под влијание на постоењето на неоткриени сили или честички. Во март, тим од физичари кои работеа на LHCb ги објави резултатите кои покажуваат дека кварковите кај еден одреден вид имаат помала веројатност да се разложат на честички наречени миони отколку во нивните полесни роднини, електроните.

Невозможно е да се објасни ова со стандарден модел, кој ги третира електроните и мионите идентично, освен фактот дека електроните се околу 200 пати полесни од мионите. Со други зборови, кварковите треба да се распаѓаат на муони и електрони со еднаква фреквенција. Наместо тоа, физичарите од LHCb открија дека фреквенцијата на распаѓање на кварковите во миони е само 85% од фреквенцијата на распаѓање во електрони.

Разликата помеѓу резултатите од LHCb и предвидувањата на стандардниот модел е одредена со сигурност од околу три единици на експериментална грешка, или „3 сигма“ што е вообичаен термин во физиката на честички. Ова значи дека веројатноста за статистичка флуктуација е 1 на 1000. Но, за да се уверат дека ова е реален феномен, од научниците се бара да постигнат безбедност од околу 5 сигма.

Оценката од пет сигма се смета за златен стандард за значењето на физичкиот експеримент, што одговара на веројатноста од приближно еден од 3 милиони дека наодите се само резултат на случајни варијации. Шест сигма значи дека веројатноста е една од половина милијарда.

Претпоставувајќи дека резултатот е точен, неговото најверојатно објаснување би било дека непозната нова сила влече електрони и миони со различна јачина и на тој начин го попречува начинот на распаѓање на кварковите.

Научниците кои работат во лабораторијата Кевендиш испитувале две нови распаѓања на кваркови од исто семејство на распаѓање анализирани во LHCb. Тимот го открил истиот ефект - распаѓањето во миони се случило со фреквенција од 70% во споредба со распаѓањето на мионите во електрони.

Во овој експеримент грешката била поголема - резултатот имал веродостојност од околу 2 сигма, што значи дека има малку повеќе од 2% шанси да е резултат на статистичка варијација. Но, иако исходот не е конечен, тој обезбедува дополнителна поддршка за се` поголем број докази дека постојат нови основни сили кои чекаат да бидат откриени.

„Возбудата околу Големиот хадронски судирач расте токму кога надградениот LHCb детектор наскоро се вклучува и почнува да собира дополнителни податоци кои ќе ја обезбедат потребната статистичка сигурност за да се потврди или побие големото откритие“, рече професор Вал Гибсон од лабораториите Кавендиш.

„Фактот што го видовме истиот ефект како нашите колеги во март, секако ги зголемува шансите навистина да бидеме на работ да откриеме нешто ново“, рече др. Хари Клиф, исто така од лабораторијата Кевендиш. „Одлично е да се фрли малку повеќе светлина на загатката“, додаде тој.