Физики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили явление, которое нельзя подвести ни под одно основное допущение, которых придерживается Стандартная модель физики. Такой вывод был сделан после того, как ученые рассмотрели три отдельных эксперимента. Ученые усердно и упорно работали, чтобы понять физический мир, открыть теории и принципы, определяющие принципы физического вещества. Так называемая Стандартная модель физики включает все законы и принципы, касающиеся материи во всех ее формах и размерах. Стандартная модель применяется даже к физике частиц. Во всяком случае должна.
Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре вместе с коллегами из других институтов недавно обнаружили возможную брешь в Стандартной модели, частично связанную с фундаментальным принципом лептонной универсальности. Их открытие вышло из изучения данных трех отдельных экспериментов, проведенных в США, Швейцарии и Японии.
Прежде чем мы погрузимся в детали исследования, опубликованного в журнале Nature, немного предыстории. Лептонная универсальность — это допущение об элементарных частицах под названием лептоны, которые не подвержены сильным взаимодействиям. Предположительно, лептонная универсальность утверждает, что взаимодействия этих частиц будут одинаковы вне зависимости от разницы в массах и скорости распада. В трех рассмотренных экспериментах фигурировали заряженные лептоны, а именно электроны, мюоны и более тяжелые тау.
Все три эксперимента показали, что тау на самом деле распадаются быстрее, чем предсказывает Стандартная модель. Удивило ученых то, что данные эксперимента LHCb швейцарского ЦЕРНа, детектора BaBaR Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии и эксперимента Belle в Японии поставили под вопрос универсальность лептона при четырех стандартных отклонениях. То есть достоверность эти данных составляет 99,95%, как считают в команде USCB.
«Тау-лептон является ключевым, потому что электрон и мюон были хорошо изучены. Тау изучить сложнее, потому что они очень быстро распадаются», говорит Франко Севилья в пресс-релизе USCB. «Теперь, когда физики могут лучше изучить тау, мы видим, что универсальность лептонов, возможно, не выполняется, как того требует Стандартная модель».
Первоначальное рассмотрение этих результатов показывает, что в Стандартной модели физики частиц действительно существует отклонение. Следовательно, для объяснения своеобразного поведения частицы тау требуется совершенно другая модель физики. Новая физика. Найти ее не просто, потому что все принципы зачастую соотносятся друг с другом. Изменение одного может повлиять на другие.
Севилья признает, что пока ученые не уверены в дальнейшем развитии событий. «Мы не уверены в том, что подтверждение этих результатов будет означать в долгосрочной перспективе», говорит он. «Во-первых, нужно убедиться, что они верны, и тогда потребуются дополнительные эксперименты, чтобы понять смысл».