A tizenöt apró világ, a kvantum birodalom kedvenc íze lehet.
Természetesen nem beszélünk az itty-bitty fagylalttobozokról. A részecskék világa három táborra oszlik, úgynevezett "ízekre" (ne kérdezd, miért). Például az elektronok egy aromát képviselnek, és két másik, majdnem azonos tulajdonságokkal rendelkező részecske, a muon és a tau van, amelyeknek saját ízük van. Régóta gyanítottuk - de nem bizonyított -, hogy mindhárom íznek egyenlő alapon kell lennie.
De sajnos az évek óta elkövetett ütköztetési kísérletek azt sugallják, hogy talán nem minden egyenletes.
Ezeknek a kísérleteknek az eredményei továbbra is ideiglenesek, és nem elég jelentősek ahhoz, hogy megalapozottan felfedezzék a standard modell néven a részecskefizika bibliai repedését. Ha azonban az eredmények megmaradnak, ez megnyithatja a kaput mindent megérteni, a sötét anyagtól kezdve az univerzum eredetéig. Tudod, a modern fizika főbb megoldatlan problémái.
Szabványos ízek
A részecskefizika standard modellje uralkodik a legfelsõbb szinten, az évtizedek folyamán a világ minden tájáról származó kísérletek sikeres elbocsátásával. Ez az elmélet egységes kvantumszalag alatt egyesíti a világegyetem négy alapvető erejének - elektromágnesesség, erős nukleáris és gyenge atom - három megértését. Mindent összevetve, ez a tudomány legjobban tesztelt elmélete, amely képes megmagyarázni az alapvető interakciók hatalmas sorát.
Más szavakkal, egyszerűen nem zavarod a standard modell.
És mégis, tudjuk, hogy ez a szubatómiai világ képe nem messze tökéletes. Csak néhány példa megnevezése: az nem magyarázza a neutrino tömegeket, és nem ad nekünk semmit a sötét anyaggal kapcsolatban. A fizikusok túlnyomó többsége úgy véli, hogy létezik egy másik, eddig ismeretlen elmélet, amely mindent magában foglal, amelyet a standard modell képes megmagyarázni, és azokat a dolgokat, amelyeket nem tud.
A döbbenetes dolog az, hogy nem tudjuk, hogy néz ki ez az elmélet vagy milyen előrejelzéseket tehet. Tehát nemcsak nem tudjuk az életre, a világegyetemre és a kettőre vonatkozó teljes válaszokat, hanem nem tudjuk, hogyan kapjuk meg ezeket a válaszokat.
A „Jobb elmélet” című utalás megtalálására a kutatók a standard modell hiányosságainak vagy hamis előrejelzéseinek a vadászatában állnak - az elmélet repedése esetleg valami nagyobb felé nyithatja meg az ajtót.
A standard modell sok előrejelzése egyike a leptonok természetére vonatkozik, amelyek apró, magányos részecskék, például elektronok vagy kvarkok. A leptoneket három osztályba kell csoportosítani, úgynevezett generációk vagy ízek attól függően, hogy melyik fizikát kérdezi. A különböző ízű részecskék ugyanazon tulajdonságokkal rendelkeznek, kivéve ha eltérő tömegűek. Például az elektron, a muon és a tau részecske azonos elektromos töltéssel és centrifugálással rendelkezik, de a muon meghaladja az elektronot, és még inkább a tau - ezek különböző ízűek.
A standard modell szerint az elektron három ízének pontosan azonosnak kell lennie. Az alapvető interakciók mindegyikét azonos valószínűséggel kell létrehozni; a természet egyszerűen nem tudja megmondani a különbséget közöttük, tehát nem igazán részesíti előnyben az egyik ízt a másikkal szemben.
A három íz esetében a természet a nápolyi megközelítést használja: mindegyiket.
Gyönyörű eredmény
Ez azonban minden elmélet, ezért ki kell próbálni. Az évek során számos kísérlet történt, például a CERN-ben lévő Nagy hadron-ütközőnél és a BaBar létesítménynél, amelyek során az alapvető részecskék masszív ütközések során összetörtek. Az ezekből az ütközésekből származó részecskék utalást adhatnak arra, hogy a természet hogyan működik a legszélesebb szinteken. És néhány ilyen ütközés célja az volt, hogy megnézzük, vajon a természet kedveli-e az egyik lepton aromát a többihez képest.
Különösen az egyik fajta részecske, az úgynevezett alsó kvarc, valóban élvezi a leptonokká való bomlást. Néha elektronmá válik. Néha muon. Néha egy tau. De nem számít, mindhárom íznek azonos esélye van kilépni a roncsokból.
A fizikusoknak sikerült felhalmozniuk az ilyen fenékkvarcok százmillióit, és néhány évvel ezelőtt kezdve valami furcsa jelenik meg az adatokban: Úgy tűnik, hogy a természet kissé jobban kedveli a tau részecskéket ezekben az interakciókban, mint a többi lepton. Alig volt statisztikailag szignifikáns, így ezeket az eredményeket könnyű pusztán statisztikai hiányosságként eloszlatni; talán csak annyira nem sikerült eleget futnunk az ütközéseknek, hogy mindent kiegyenlítsünk.
De az évek múlásával az eredmény elakad, ahogyan Antonio Pich, a spanyol valenciai egyetem fizikusa rámutat e kutatás áttekintésében, amelyet az arXiv novemberben nyomtatott preX adatbázisában publikáltak. A természet elég makacsnak tűnik, amikor a tau-részecske látszólagos favoritizmusát érinti. Az eredmény még mindig nem meggyőző, de az évek során és a különféle kísérletek során végzett kitartása valódi fejkaparót eredményez.
Nem túl szokásos modell
A standard modellben a leptonok különféle ízei… nos, ízüket… megkapják a kölcsönhatásuk révén a Higg-bosonnal: Minél inkább egy íz kölcsönhatásba lép a Higgsszel, annál nagyobb a tömege. De egyébként a természet nem tesz különbséget közöttük, ennélfogva az az előrejelzés, hogy minden íznek azonosnak kell lennie minden interakcióban.
De ha ezek az úgynevezett "aroma-rendellenességek" valóban a világegyetem valódi jellemzői, és nem csupán az adatgyűjtés valamilyen hibája, akkor valamilyen módon meg kell magyaráznunk, hogy a természetnek miért kell inkább a tau-részecskére törődnie, mint az elektronra vagy a muonra. Az egyik lehetőség, hogy többféle Higgs-bozon repülhet körül - az egyik biztosítja az elektron és a muon tömegét, a másik pedig különösen kedveli a tau-ot, lehetővé téve ezáltal, hogy gyakrabban kijusson az interakciókból.
Egy másik lehetőség, hogy vannak olyan extra részecskék, amelyek beszélnek a tau - részecskékkel, amelyeket még nem tapasztaltunk a kísérletekben. Vagy talán létezik egy alapvető természet-szimmetria, amely csak a lepton reakciók suttogásain keresztül derül fényre - más szóval, a természet valamilyen új erejére, amely csak ezekben a homályos, ritka interakciókban jelentkezik.
Mindaddig, amíg a bizonyítékokat nem készítjük (e különbség statisztikai jelentősége jelenleg 3-szigma körül van, ami 99,3% -os esélyt jelent arra, hogy ez az eredmény csak egy kölyök, míg a részecskefizika "arany standardja" 5-szigma, vagy 99,97%), nem tudjuk biztosan. De ha a bizonyítékok megerősítést nyernek, akkor ezt az új betekintést felhasználhatjuk az új fizika felkutatására a szokásos modelln túl, nyitva a lehetőséget, hogy megmagyarázhassuk a jelenleg megmagyarázhatatlanokat, mint például a nagyon korai világegyetem fizikája vagy bármi, ami a fene folyik itt. sötét anyaggal.
