fbpx
3.8 C
София

Физиците са на прага да открият пета сила в природата

Най-четени

Даниел Десподов
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/
Новинар. Увличам се от съвременни технологии, информационна безопасност, спорт, наука и изкуствен интелект.

Учените регистрираха неизвестно досега въздействие върху разпада на елементарните частици. Това може да доведе до промени в Стандартния модел – една от най-важните конструкции във физиката на елементарните частици, която описва електромагнитното, силното и слабото ядрено взаимодействие на всички елементарни частици.

Стандартният модел е най-добрата към днешен ден научна теория създадена от човечеството. Последните промени в нея бяха направени още през 1970-те години след експерименталното потвърждение за съществуването на кварките. Основният проблем на Стандартния модел е в това, че тази теория и до днес си остава непълна, понеже с нейна помощ няма как да се обясни всичко, което се случва с елементарните частици. Стандартният модел не може да обясни гравитацията, както и съществуването на тъмната материя. Ето защо учените непрекъснато търсят нов тип физика, както и пета сила в природата – аномалия, която не съвпада с нито една от съвременните физични теории.

 

Да се говори за краха на Стандартния модел или за наличието на нова пета сила в природата е все още твърде рано – необходими са допълнителни изследвания и повече доказателства. Но работата на физиците от Европейската организация за ядрени изследвания  (ЦЕРН), която предрича, че съвсем скоро ще настъпи края на нашите представи за физиката, вдъхнови учените от Кеймбриджкия университет и те наистина доказаха съществуването на постоянна аномалия в света на най-малките елементарни частици. Техните изследвания демонстрираха, че неизвестна на науката сила на природата оказва въздействие върху разпада на елементарните частици и е в състояние да обясни квантовата гравитация, Големия взрив, тъмната материя, като в крайна сметка може да бъде създадена така мечтаната Единна теория на всичко.

Най-новите изследвания предполагат съществуването на нова фундаментална сила в природата. Ако това бъде доказано ще настъпи революция в съвременната физика

Стандартният модел на физиката на елементарните частици

Разговорите за появата на една съвсем нова физика се водят от много години. Да си припомним, че учените предсказаха съществуването на Хигс бозона още през 1960-те години на 20 век, но самата частица бе открита чак през 2012 година. Сега вниманието на учените е приковано върху неуловимите и нестабилни частици с име B-мезон.

B-мезоните са двойки нестабилни кварки, които винаги се движат заедно и бързо се разпадат. Стандартният модел на физиката на елементарните частици описва елементарните тухлички на материята във вид на 6 лептона и 6 сорта (аромата) кварки. Всички тези частици се наричат фермиони. На практика изследването на физиката на елементарните частици се провежда в ЦЕРН с помощта на Големия адронен колайдер.

 

На практика физиците от ЦЕРН ускоряват елементарните частици и ги сблъскват една с друга в Големия адронен колайдер. Тези експерименти дават възможност да бъдат открити неизвестни досега свойства на неутроните, протоните и електроните.

Според редица учени и изследователи, максимум до две години физиците окончателно ще могат да потвърдят наличието на нова сила в природата. Да си припомним, че Големият адронен колайдер е с дължина 100 км, а диаметърът на този гигантски ускорител на частици е малко над 26 км.

Големият адронен колайдер (LHC – Large Hadron Collider) е най-големият изкуствено създаден ускорител на частици. Той представлява 27 километров кръгъл тунел, разположен под територията на Франция и Швейцария, в близост до Женева. Една от причините за изграждането на ускорителя, който е най-мащабният проект по физика на елементарните частици, беше именно да докаже съществуването на Хигс бозона. Сега се използва за нов тип експерименти.

Съществува голямо разнообразие от алтернативни модели, които въз основа на други подходи се опитват да усъвършенстват Стандартния модел като добавят елементи към него, без да променят неговата основа. Теорията за великото обединение – Grand Unified Theory (GUT) е сериозен опит да се унифицират трите взаимодействия в Стандартният модел. Друг модел е суперсиметрията – симетрия между бозони и фермиони. Тази теория съпоставя на всяка частица на Стандартния модел, „суперсиметрична“ частица-партньор – никоя от които, обаче все още не е открита. Друг път за разширяване на Стандартния модел е теорията за квантовата гравитация. Има и други теории, но сегашното откритие практически показва нещо съвсем ново.

Доказателствата на „новата физика“

И така, съществуващите към днешен ден данни насочиха изследователите да търсят и измерят тази неизвестна досега сила, която влияе върху това по какъв начин кварките се превръщат в други частици. Работата на учените от Кеймбридж е на практика продължение на предишното изследване на физиците от ЦЕРН, което бе публикувано през месец март миналата година. Тогава физиците успяха да регистрират съвсем неочаквано поведение на някои прелестни b-кварки.

Според Стандартния модел на елементарните частици, ароматът на кварките би трябвало да се разпада на еднакви количества електронни и мюони. Но при експеримента с име LHCb бе открито, че при този процес се създават повече електрони отколкото мюони.

Експериментът LHCb показа, че разпадът на мюона се осъществява 85% по-малко в сравнение с разпада на електрона. Учените са на мнение, че това няма как да е случайност и сме станали свидетели на въздействието на нова сила в природата.

За учените тези резултати означават, че все още неоткритата частица, която те нарекоха лептокварк, оказва влияние върху процеса на разпада и способства за образуването на тези допълнителни електрони. Ако процесът бъде потвърден и от други учени, то това ще бъде крахът на Стандартния модел.

Тези прелестни кварки

Да се върнем отново към кварките. Измерванията направени от физиците от лабораторията Кавендиш на Кеймбриджкия университет показаха аналогични резултати. Тази група физици анализира два нови типа разпад на кварките – съвсем същите, които са наблюдавали изследователите от Церн. Екипът е получил същия резултат, но с някои разлики в разпада на мюоните.

Да напомним, че според Стандартния модел съществуват шест разновидности на кварките: горен, долен, странен, очарован, прелестен и истинен. На всеки от тях съответства антикварк – отново със заряд противоположен на съответния кварк. Кварките не могат да съществуват в свободно състояние и винаги се намират в някаква по-сложна структура – например в протона има два u-кварка и един d-кварк Експериментално бе доказано че долният и горният кварк изграждат не само протоните, но и неутроните в атомното ядро.

Прелестните кварки са нестабилни и живеят около 1,5 трилионна част от секундата, преди да се разпаднат на други частици. Но начинът по който се разпадат прелестните кварки силно влияе на съществуването на другите фундаментални частици и сили. Когато прелестният кварк се разпада, той се превръща в няколко по-леки частици, включително и електрони.

Авторите на публикуваната в началото на този месец научна работа показаха, че един от най-добрите начини за търсенето на нови елементарни частици и сили е изучаването на b-кварките – екзотичните братовчеди на горните и долните кварки, които както вече казахме, изграждат ядрото на всеки атом.

Преди година физиците на ЦЕРН откриха нов тип частици – тетракварки
 

Въпреки че в природата няма големи количества b-кварки, Големият адронен колайдер всяка година произвежда милиарди от тях, които се регистрират със специално разработен детектор. Именно на разпада на b-кварките оказва влияние въпросната неизвестна природна сила или частица. И двата проведени експеримента бяха потвърдени и хвърлят ръкавица на Стандартния модел.

„Самият факт, че наблюдавахме съвсем същия ефект, какъвто видяха и нашите колеги през месец март тази година, без каквото и да било съмнение увеличава вероятността на това, че наистина сме на прага на откриването на нещо съвсем ново“ – заяви един от учените Хари Клиф.

Въпреки че резултатите, за които стана дума в тази статия не са окончателни, и двете публикувани наскоро научни работи представят сериозни доказателства за това, че във Вселената съществува неизвестна за нас фундаментална сила на природата. Или частица. Тя само чака, за да я открием.


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest

12 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини