Натяк на нові горизонти фізики: дослідники виявили феномен, що спостерігається лише один раз на 10 мільярдів випадків.

Досягнутий результат може виявитися значним кроком у напрямку розкриття нових аспектів фізики елементарних частинок.

Коли протони взаємодіють з берилієвою мішенню у Протонному суперсинхротроні ЦЕРН (Європейська організація з ядерних досліджень), може утворитися невелика кількість субатомних частинок, відомих як каони. Вчені вважають, що приблизно один каон із 10 мільярдів зазнає розпаду на позитивно заряджений піон та пару нейтрино і антинейтрино. Нещодавно дослідники зафіксували цю подію. Розпад каона є перспективним кандидатом для вивчення нових аспектів фізики елементарних частинок, повідомляє Popular Mechanics.

У Фокус. Технології запустили новий Telegram-канал. Приєднуйтесь, щоб бути в курсі найновіших і найцікавіших подій у світі науки!

Основні складові всієї матерії, відомі як кварки (субатомні частинки), здатні повністю змінюватися на інші частинки під час зіткнень у прискорювачах частинок. У близько 6% випадків ці перетворення ведуть до формування каона, ще одного виду субатомної частинки.

В одному випадку з десяти мільярдів позитивно заряджений каон розпадається на позитивно заряджений піон і пару нейтрино з антинейтрино. Незважаючи на те, що в експериментах щосекунди утворюється близько мільярда вторинних частинок, для того, щоб виявити єдиний виняток з того, що вважається нормою у нинішньому розумінні Стандартної моделі фізики елементарних частинок, потрібен чималий час. Наразі команда фізиків з ЦЕРН, яка досліджує дуже рідкісні розпади каона, оголосила про відкриття надзвичайно рідкісного розпаду субатомної частинки.

Для створення каонів фізики використовували прискорювач частинок під назвою Протонний суперсинхротрон. Це другий за величиною після Великого адронного колайдера прискорювач частинок у ЦЕРН. Протонний суперсинхротрон випускає потік високоенергетичних протонів у берилієву мішень, створюючи вторинний пучок, який складається лише з 6% каонів. Частинки потрапляють у вакуумний бак, де детектор вимірює отриманий результат.

Дослідження каонів і їх процесів розпаду є критично важливим для глибшого усвідомлення фізичних законів, оскільки ці частинки мають високу чутливість до відхилень від передбачень Стандартної моделі фізики елементарних частинок, зазначають вчені.

Розпад каона на піон і пару нейтрино-антинейтрино є одним із небагатьох випадків, коли можна виявити нову фізику елементарних частинок. Але вчені кажуть, що пошук натяків на нову фізику в цьому надзвичайно рідкісному розпаді потребує більше даних.

Подібний розпад був передбачений Стандартною моделлю фізики елементарних частинок і навіть технічно його виявляли раніше. Але вперше фізики змогли виміряти цю подію зі статистичною значущістю всього в 5 стандартних відхилень або в 5 сигм. Що вища сигма, то менша ймовірність того, що виявлення було випадковістю, і більша ймовірність того, що припущення вчених правильні. Якщо досягається подолання порога в 5 сигм, то це призводить до нового відкриття. Так уже було з бозоном Гіґґса, який виявили у 2012 році.

Тепер фізики почали досліджувати особливості надзвичайно рідкісного розпаду, щоб підтвердити, що це той самий випадок з 10 мільярдів, здатний відкрити нові горизонти в невідомій фізиці.

Як повідомляв Фокус, астрофізики виявили нову, невідому силу природи і припускають, що темна матерія взаємодіє з звичайною матерією без участі гравітаційних сил. Темна матерія відіграє важливу роль у збереженні цілісності галактик і може пояснити загадкові рухи зірок.