ЦЕРН пред откриване на тетра- и пентакваркарките след експерименти, които показаха стабилност на аномалиите

Един от експериментите, проведени в големия адронен колайдер на ЦЕРН, разкриват нови хоризонти и дават съвсем различни резултати при разпадането на редки частици. Това може да обясни едно от главните свойства на стандартния модел на частиците, известен като универсалност на лептонния принцип. Предишни изследвания на този разпад показаха интригуващи разминавания с предположенията на теоретиците вероятно заради ефекта на нови частици и сили. Резултатите от двата експеримента бяха представени в ЦЕРН и донякъде се доближават до очакванията на стандартния модел.

Най-голямата мистерия във физиката на частиците е защо 12 елементарни кварки и лептони са подредени по двойки през три генерации и са идентични във всичко освен масата. Обикновената материя се състои от частици от първата, най-лека генерация. Според теорията на лептонната универсалност основните сили не важат за генерацията, към която принадлежат лептоните. През последните години, като се събраха резултати от експериментите на колайдера и такива в Япония и Великобритания, се смята, че това може би не е така. Това накара някои физици да смятат, че ще могат да разкрият по-фундаменталната теория - тази, която ще разкрие мистериозната структура на стандартния модел.

Интересът към аномалиите се засили през март миналата година, когато бяха представени новите резултати на колайдера, които сравняват скоростта на разпад на някои В-мезони - композитни частици, които съдържат красиви кварки, в мюони и електрони.

Според теорията разпадите, свързани с мюони и електрони, трябва да са с еднаква скорост, след като се отчете масата на лептоните. Но новите резултати показват, че В-мезоните се разпадат в мюони с доста по-бавна скорост от предвидената, която е определена на 3,1 стандартни девиации от тази в стандартния модел.

Новият анализ за последните 5 години е доста по-обстоен. Той разглежда за първи път два различни разпада на B-мезоните едновременно и дава по-добър контрол на процесите, които могат да изяснят разпада на B-мезоните на електрони. В допълнение двата режима на разпад се измерват в два региона с различна маса, като така дават четири независими сравнения. Резултатите, които заместват предишните, са доста по-близки с тези в принципа на универсалността на лептона.

“Измерванията на редките разпади на В-мезоните в електрони и мюони предизвикаха голям интерес през последните години, защото те са теоретично “чисти” и показват стабилност на моделите на аномалиите, които се срещат в други процеси”, обяснява говорителят на ЦЕРН Крис Паркс от Манчестърския университет. “Резултатите, които показахме, са продукт на дълбоко изучаване на данните и прилагането на нови техники. Тези резултати потвърждават очакванията на нашата теория”, допълни той.

Новите данни ще позволят на ЦЕРН да изследва по-дълбоко универсалността на лептоновия принцип, като ще се проведе допълнителна програма за изследване на нови адрони, включващи търсенето на екзотичните тетракварки и пентакварки и изследване на различията между материята и антиматерията. Подобрена версия на експеримента, който се нарича Run3, ще събере повече данни, които ще позволят доста по-прецизни тестове на разпада на редките частици.

“Предишни изследвания на аномалиите, свързани с универсалността с лептона, създадоха доста надежди”, твърди теоретичният физик Микеланджело Мангано от ЦЕРН. “Това, че подобни аномалии може да са истински, ни показва всъщност колко много неизвестни има за нас, след като теоретичните интерпретации показаха безброй неочаквани феномени. Последните ни открития не отнемат нищо от мисията ни да доведем нашето знание до нови граници. Така че търсенето на аномалии, управлявани от експериментални намеци, продължава”, твърди той.