Рестартиране на Големия адронен колайдер и търсене на пета сила на природата | Голям адронен колайдер

В Голям адронен колайдер (LHC) ще се възобнови в петък след тригодишно прекъсване и се очаква да разреши научен въпрос за това дали има мистериозна аномалия, която може да показва съществуването на пета фундаментална сила на природата.

озадачаващи резултати Споменах миналата година Той възобнови надеждите, че 20-километровият колайдер може да направи второ масивно откритие, повече от десетилетие по-късно. Хигс бозон.

„Влизаме в тази надпревара с повече оптимизъм относно възможността за революция“, каза д-р Метиш Пател, физик по елементарни частици от Imperial College London, чийто екип беше отговорен за изследването миналата година.

Досега всичко, което е открито в LHC – включително Хигс – е в съответствие с т.нар. Стандартна форма. Това е водещата теория на физиката на елементарните частици от 70-те години на миналия век, но е известно, че е непълна, тъй като не успява да обясни някои от най-дълбоките мистерии на физиката, като природата на тъмната материя.

Но, Данни, събрани в експеримента LHCbедин от четирите масивни детектора на частици в Cern в Швейцария, който изглежда показва, че частиците се държат по начин, който не може да бъде обяснен от стандартния модел.

Експериментът разглежда разпадането на частици, наречени кварки за красота, които се очаква да се разпадат с еднаква скорост на електрони и техните по-тежки братовчеди, мюони. Въпреки това изглежда, че кварките за красота са с 15% по-малко мюони, което показва, че неизвестен фактор – потенциално нова сила – накланя везните. Два от най-добрите кандидати включват хипотетични частици, носещи сила, наречени лептокварки или Z прости числа.

„Залогът е много голям“, каза Пател. „Ако потвърдим това, това ще бъде революция от вида, който никога не сме виждали – със сигурност в живота ми. Не искате да го прецакате.“

Преди да затвори LHC за промоция през 2018 г., екипът събра достатъчно данни, за да покаже, че шансовете са приблизително хиляда за резултат, който се случва случайно. Но златният стандарт за физиката на елементарните частици е много по-строг при ниво на доверие от 3,5 метра, което означава, че са необходими повече данни, преди откритието да бъде обявено. Съществува и дългогодишна възможност някакъв неизвестен експериментален недостатък да обясни резултатите.

„Когато покажете този резултат на физиците на елементарните частици, първият им инстинкт е „Вие, момчета, сте прецакали“, а не нова сила на природата“, каза Пател. „Ние, физиците, обичаме да сме над сигурността и да излезем от другата страна.“

През последната година очакванията се увеличиха с по-интригуващи намеци за физика извън стандартния модел, наблюдавани в други експерименти, включително скорошни. Необясними резултати от Fermilab в Съединените щати.

„Изглежда, че сега има набор от разхлабени нишки“, каза професор Джон Бътъруърт от University College London, който работи върху експеримента Atlas на Големия адронен колайдер. „Това ме накара да започна да мисля, че може да има нещо в обсега от това състезание или следващия кръг.“

Ако LHC не успее да открие нова наука извън стандартния модел, каза Бътъруърт, това няма да представлява провал, но ще остави полето „малко в затруднение“ относно това къде трябва да търсим по-нататък.

Очаква се третият кръг да продължи до 2026 г., след ъпгрейд, който включва инсталирането на допълнителни мощни магнити, предназначени да компресират протоните вътре в колайдера в по-фини, по-плътни лъчи. Това ще увеличи скоростта на сблъсъци на частици вътре в ускорителя, което означава, че учените ще могат да наблюдават редки събития с по-голяма точност.

„Потенциалът за откриване на нови идеи все още е много голям“, каза Ашутош Котвал, експериментален физик на елементарните частици в университета Дюк в САЩ и съпредседател на изследователска група по експеримента Atlas на Големия адронен колайдер. „Трябва да се отбележи че данните, които сме събрали досега, са само една десета от общия брой. Че планираме. Твърде рано е да губим дух.“