KOTO objavilo signály novej fyziky Evenimentul Zilei
Autor: Catalina Curceanu/Dátum uverejnenia: 08-03-2020 17:03
Experiment v Japonsku na urýchľovači J-PARC meral štyri udalosti rozpadu neutrálneho kaónu v kanáli, v ktorom nemal byť ani jeden.
Hovorí sa o novej fyzike; alebo ... o experimentálnej chybe.
Experimenty v štúdiách častíc na urýchľovačoch po celom svete sa snažia merať, ako sa častice rozpadajú. Tieto častice majú viac-menej dlhú životnosť - aj tak sú to zlomky sekundy - a spôsob, akým sa rozpadajú, možné kanály, vypočítavajú teoretici pomocou takzvaného Štandardného modelu fyziky elementárnych častíc.
Obvykle sa teda rozpad častice meria určitým spôsobom a porovnáva sa s tým, čo poskytuje teoretický model. Ak existujú rozdiely medzi týmito dvoma hodnotami, potom je nesprávna buď teória, alebo experiment. Najzaujímavejší je zjavne prípad, keď je teória tou, ktorá zlyháva a nedokáže vysvetliť výsledok experimentu, pretože v tomto prípade ide o nový objav.
V súčasnosti, keď sa objavia rozdiely medzi teóriou a experimentom, môže to byť spôsobené novou časticou, ako napríklad časticou tmavej hmoty, ktorá nie je zahrnutá v štandardnom modeli. To je presne jeden z cieľov experimentov akcelerátora po celom svete: objavenie nových druhov rozpadu, ktoré by v štandardnom modeli nemali byť.
Ak sa to stane, vedci najskôr skontrolujú, či nejde o experimentálnu chybu - napríklad tú, ktorá pred niekoľkými rokmi viedla k nesprávnemu objavu neutrín pri vyšších rýchlostiach ako je rýchlosť svetla (a ktorá bola v skutočnosti dôsledkom niektorých káble, ktoré sa dobre nepripojili).
V tejto súvislosti vedci z japonského experimentu KOTO, ktorí využívajú kaóny z japonského urýchľovača J-PARC, dosiahli objav, ktorý je v prípade potvrdenia mimoriadne zaujímavý.
KOTO meria spôsob rozpadu častíc nazývaných kaóny, ktoré sú zase súčasťou kategórie mezónov, čo znamená, že sú zložené z kvarku a antikvarku. Kvarky sú elementárne častice v rámci štandardného modelu a sú predmetom silnej jadrovej interakcie. Kaóny používané spoločnosťou KOTO nemajú elektrický náboj a sú tvorené „dolným“ kvarkom a „tesným“ antikvarkom. KOTO meral rozpad týchto kaónov v konečnom kanáli obsahujúcom neutrálneho pešiaka, ktorý pozostával z kvarku „hore“ a antikvarka „hore“.
Vedci z KOTO merali štyri udalosti, pri ktorých sa kaóny rozpadli na neutrálneho pešiaka a neviditeľnú časticu, ktorú nezmerali. Počet očakávaných udalostí tohto druhu bol nulový; takže štyri merané udalosti nie je možné v súčasnej teórii vysvetliť.
V tejto súvislosti medzinárodná skupina vedcov nedávno publikovala článok v časopise Physical Review Letters (PHYSICAL REVIEW LETTERS 124, 071801 (2020)), v ktorom dospeli k záveru, že tento výsledok možno vysvetliť iba za predpokladu, že spolu s neutrálnym pešiakom dôjde nová neviditeľná častica (pravdepodobne temná hmota), ktorú doteraz nikto nedokázal zmerať; alebo je to naopak úplne nová fyzika, ktorá ešte nie je pochopená.
Je zrejmé, že existuje aj riešenie niektorých experimentálnych chýb, ktoré by poskytli chybný výsledok. Z tohto dôvodu sa vedci v rámci spolupráce KOTO pripravujú na uskutočnenie nového experimentu, ktorým by potvrdili (alebo nepotvrdili) predchádzajúci výsledok.
Uvidíme teda v blízkej budúcnosti, či nás čaká epochálny objav alebo naopak problémy s experimentálnym prístrojom alebo metódou analýzy dát.
Článok napísal Cătălina Oana Curceanu, prvý vedecký pracovník v oblasti fyziky elementárnych častíc a jadrovej fyziky, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Rím, Taliansko) a spolupracovník Scientia.ro
Naše odporúčania
Štandardný model fyziky elementárnych častíc vynikajúco vysvetľuje, čo sa stane s „normálnou“ hmotou ...
Zástupcovia Facebooku oznamujú, že spôsob chatovania v Messengeri sa zmení ...