Предшественник
БАК мог открыть неизвестную науке частицу
27 октября 2016
г.
Большой
электрон-позитронный коллайдер ЦЕРН, на месте которого был построен БАК, мог открыть неизвестную
науке элементарную тяжелую частицу с массой в 30 ГэВ, чье существование не
предсказывается Стандартной моделью физики, говорится в статье, размещенной в
электронной библиотеке arXiv.org
"Возможно,
что в Стандартной модели есть что-то такое, что мы пока не понимаем. Возможно,
что этот "всплеск" является следом частицы или взаимодействий, не
предсказываемых ею. Я хочу, чтобы к этому расследованию присоединились мои
коллеги, особенно физики-теоретики. Мне, как "экспериментальщику",
хотелось бы знать, что это такое", — рассказывает Арно
Хайстер (Arno Heister) из ЦЕРНа, чьи слова
приводит издание Live Science.
Большой
электрон-позитронный коллайдер (LEP) был построен в
ЦЕРН в конце 80 годов прошлого века для изучения последствий столкновений
электронов и позитронов. До своего закрытия он был крупнейшим коллайдером подобного рода, и идеологически он является
непосредственным предшественником современного Большого адронного
коллайдера, строительство которого началось на месте
LEP после его закрытия в 2006 году.
На
этом ускорителе частиц ученые совершили множество открытий, составляющих основу
современной физики, в том числе здесь обнаружили ряд бозонов, переносчиков
фундаментальных взаимодействий, и подтвердить, что Стандартная модель физики в
целом верна. Мощности LEP чуть-чуть не хватило для того, чтобы открыть бозон Хиггса почти за 12 лет до его обнаружения на БАК.
Хайстер обнаружил
намеки на то, что данному коллайдеру
удалось найти намеки на существование никогда не предсказанной частицы, изучая
данные, которые один из его детекторов, ALEPH, собирал с 1992 по 1995 год во
время изучения распадов Z-бозонов, нейтральных переносчиков слабых
взаимодействий.
Эти
бозоны, как рассказывает ученый, крайне нестабильны, и в некоторых случаях они
распадаются на частицы из двух зачарованных кварков и пары мюонов, тяжелых
"собратьев" электронов, которые затем превращаются в электроны и
нейтрино. Замеряя энергии продуктов распада этих мюонов, ученые в 90 годах
смогли точно измерить массу Z-бозонов (91 ГэВ) и показать, что она укладывается
в предсказания Стандартной модели.
Изучая массы отдельных
"продуктов" этих цепочек распада, Хайстер
заметил нечто необычное – оказалось, что распад Z-мезонов сопровождается
выделением некой частицы или переносчика взаимодействий массой в примерно 30,4
ГэВ, плюс-минус 1,78 ГэВ, о которой физики раньше не слышали и не знали.
То,
что эта частица скорее всего существует, Хайстер больше уверен, чем не уверен – уровень
достоверности ее открытия составляет более трех сигма, что на языке физики
означает, что вероятность случайного совпадения в данных составляет всего 0,27%
или даже меньше. С другой стороны, с учетом всех случайных факторов и моделей
уровень достоверности данного открытия заметно ниже – от 2,4 до 2,6 сигма (1,6%
и 0,9% ошибки, соответственно).
Поэтому,
как признает сам физик, эти намеки на существование частицы могут повторить
судьбу знаменитого "дифотонного всплеска"
на 750 ГэВ, открытого на БАК в прошлом году и обладавшего изначально
относительно высоким уровнем достоверности, тоже примерно равным 3 сигма.
Ученые посчитали его признаком существования
"новой физики" и успели написать свыше пяти сотен статей, объясняющих
его природу, однако последующие наблюдения на БАК показали, что этот всплеск
был случайностью, а не новым сверхтяжелым бозоном. Возможно, что
то же самое ожидает 30-ГэВ частицу, однако для проверки этого нужны
будут новые эксперименты, заключает физик.