Что означает отсутствие новых частиц
Физики Большого адронного коллайдера в Европе испытали свойства природы на самых высоких энергиях в истории и не нашли ничего особенного: совсем ничего нового. Такого, пожалуй, 30 лет назад, когда проект только задумывался, не мог предвидеть никто. Печально известный «двухфотонный пик», который появился в данных в декабре, исчез бесследно: оказался скорее статистической флуктуацией, нежели новой фундаментальной частицей.
По сути, столкновения на ускорителем на текущий момент не выявили ничего, кроме каталогизированной, но неполной Стандартной модели физики элементарных частиц. Среди осколков столкновений физики не нашли никаких частиц, которые могли бы объяснить темную материю, оказаться братьями и сестрами бозона Хиггса, никаких дополнительных измерений, никаких лептокварков… и никаких суперсимметричных частиц, которые дополнили бы наши уравнения и удовлетворили бы принципу «естественности», который может лежать в основе всех законов природы.
«Поразительно, что мы думали обо всем этом целых тридцать лет и не сделали ни единого правильного предсказания о том, что увидим», говорит Нима Аркани-Хамед, профессор физики в Институте перспективных исследований в Принстоне.
Последние новости появились на Международной конференции по физике высоких энергий в Чикаго в презентациях экспериментов ATLAS и CMS, гигантские детекторы которых находятся на 6 и 12 часах на циферблате 30-километрового кольца БАК. Обе команды, в каждой из которых по 3000 человек, лихорадочно работали в течение последних трех месяцев, анализируя огромный поток данных с машины, которая, наконец, заработала в полную силу после модернизации (и удвоила ее). В настоящее время БАК сталкивает протоны на 13 триллионах электрон-вольт (ТэВ) энергии, предоставляя достаточно сырья для порождения гигантских элементарных частиц. Если таковые существуют, конечно.
Но пока ни одной не нашли. Особенно душераздирающей для многих стала потеря двухфотонного пика, избытка пар фотонов, которые появились в прошлом году в партии 13-ТэВ данных и привели к появлению более 500 работ теоретиков на эту тему. Слухи об исчезновении бума в данных начали просачиваться в июне, вызвав у всего сообщества «двухфотонное похмелье».
«Эта находка могла бы в одиночку указать на очень захватывающее будущее для экспериментов с частицами», говорит Раман Сандрум, физик-теоретик из Университета штата Мэриленд. «Ее отсутствие возвращает нас к тому, с чего мы начинали».
Отсутствие новой физики углубляет кризис, который начался в 2012 году вместе с первым запуском БАК, когда стало очевидно, что 8-ТэВ-столкновения не откроют никакой новой физики за пределами Стандартной модели. (Бозон Хиггса, открытый в том же году, стал последним элементов головоломки под названием Стандартная модель, а не ее расширением). Частица на белом коне могла бы показаться в конце того или следующего года, ну или хотя бы вылиться в легкие сюрпризы в поведении известных частиц, которые указали бы на новую физику. Но все приходит к тому, что теоретики готовят к себя к «кошмарному сценарию», в котором БАК вообще не открывает никакого пути в направлении более полной теории природы.
Некоторые теоретики утверждают, что всей этой сфере пришло время начать войну с нулевыми результатами. Отсутствие новых частиц практически точно подразумевает, что законы физики не так естественны, как привыкли считать сами физики. «Естественность настолько хорошо обоснована, — говорит Сандрум, — что одно ее отсутствие является крупным открытием».
Недостающие части
Главная причина уверенности физиков в том, что Стандартная модель — часть чего-то большего в этой истории — это бозон Хиггса. А точнее, его огромная и кажущаяся неестественной масса. В уравнениях Стандартной модели Хиггс связан со многими другими частицами. Эта связь дает частицам массу, позволяя им, в свою очередь, менять значение массы Хиггса, как в перетягивании каната. Некоторые участники этого перетягивания чрезвычайно сильные — гипотетические частицы, которые отвечают за гравитацию, могут вносить (или уносить) до 10 миллионов миллиардов ТэВ в массу Хиггса — но каким-то образом его масса заканчивается на 0,125 ТэВ, словно участники перетягивания каната заканчивают процесс чистой ничьей. Кажется абсурдным, если только не найти разумное объяснение этому равенству.
Предложенная в начале 1980-х годов теория суперсимметрия могла бы с этим справиться. Она утверждает, что на каждый «фермион», существующий в природе — частицу материи, вроде электрона или кварка, который добавляет массе Хиггса — есть суперсимметричный «бозон», частица-переносчик силы, которая вычетает из массы Хиггса. Таким образом, каждый участник перетягивания каната обладает равной силой и Хиггс естественным образом стабилизирован. Теоретики предложили альтернативные предложения по достижению естественности, но у суперсимметрии есть дополнительные аргументы в свою пользу: она приводит к тому, что силы трех квантовых взаимодействий идеально сливаются при высоких энергиях, предполагая, что они были объединены во время рождения вселенной. И она предлагает инертную, стабильную частицу с массой, которая идеально подошла бы для темной материи.
Отсюда и возникло удивление, когда суперсимметричные партнеры известных частиц не показались — сначала на Большом электрон-позитронном коллайдере в 1990-х, потом на Тэватроне в 1990-х и начале 2000-х, а теперь и на БАК. По мере того, как коллайдеры выходили на все более высокие энергии, расширялась пропасть между известными частицами и их гипотетическими суперпартнерами, которая должны быть намного тяжелее, чтобы избегать случайного обнаружения. Наконец, суперсимметрия стала настолько «сломанной», что влияние частиц и их суперпартнеров на массу Хиггса больше не компенсировалось, и суперсимметрия не стала решением проблемы естественности. Некоторые эксперты думают, что мы уже прошли нужную точку. Другие предлагают расширить свободу определения ряда факторов, причем это происходит уже сейчас, вместе с тем, как ATLAS и CMS исключают стоп-кварк — гипотетический суперпартнер топ-кварка с 0,173 ТэВ — до массы в 1 ТэВ. Это почти шестикратное несоответствие между топ- и стоп-кварками в перетягивании каната. Даже если стоп тяжелее 1 ТэВ существует, он будет слишком сильно тянуть Хиггса, чтобы решить проблему, для которой он появился в теории.
«Я думаю, 1 ТэВ это психологический предел», говорит Альберт де Роек, старший научный сотрудник ЦЕРН, из лаборатории, которой принадлежит БАК, и профессор Университета Антверпена в Бельгии.
И хотя некоторые могут сказать, что уже хватит, другие продолжают цепляться за ниточки. Среди многочисленных суперсимметричных расширений Стандартной модели есть и более сложные версии, в которых стоп-кварки тяжелее 1 ТэВ сговорились с дополнительными суперсимметричными частицами, чтобы уравновесить топ-кварк и настроить массу Хиггса. У этой теории так много вариантов, или отдельных «моделей», что убить ее наверняка практически невозможно. Джо Инкандела, физик Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который объявил об открытии бозона Хиггса от лица коллаборации CMS в 2012 году и ныне руководит исследованиями на тему стоп-кварка, говорит, что «если вы что-то видите, можно сделать независимое от модели заявление, что вы что-то видите. Если вы ничего не видите, будет сложнее».
Частицы могут скрываться в укромных уголках и трещинах. Если, например, стоп-кварк и легчайшее нейтралино (суперсимметричный кандидат для темной материи) будут иметь примерно одну массу, они могут оставаться в тени. Дело в том, что когда стоп-кварк рождается в процессе столкновения и распада, порождающем нейтралино, очень мало энергии будет высвобождено, чтобы принять форму движения. «Когда распадается стоп, где-то сидит и частица темной материи, — объясняет Кайл Кранмер из Нью-Йоркского университета, член ATLAS. — Вы ее не видите. Поэтому в таких регионах и искать нечего». В таком случае стоп-кварк с массой ниже 0,6 ТэВ может скрываться в данных.
Экспериментаторы попытаются залатать эти лазейки в ближайшие годы, ну или раскопать скрытые частицы. В то же время теоретики готовы смириться с тем, что природа не показывает, в каком направлении можно было бы двигаться. Ситуация очень запутанная.
Новая надежда
Многие теоретики частиц теперь признают давно наметившуюся возможность: что масса бозона Хиггса просто неестественна — ее малая величина обусловлена случайной, прекрасно налаженной компенсацией в космическом перетягивании каната — и что мы наблюдаем такое особенное свойство, поскольку от него зависит наша жизнь. В таком случае, существует множество вселенных, в каждой из которых комбинация эффектов совершенно случайна. Из всех этих вселенных атомы формируются лишь в тех, где случайно появляется легкий бозон Хиггса, а значит, и рождаются живые существа. Но такой «антропный» аргумент ненавидят за то, что его невозможно проверить.
За последние два года некоторые физики-теоретики начали предлагать совершенно новые естественные объяснения массе Хиггса, стараясь избегать фатализма антропного принципа и не полагаться на новые частицы, которые могут показаться на БАК. К примеру, на прошлой неделе в ЦЕРН собрали семинар, на котором обсудили гипотезу релаксиона — из которого следует, что масса Хиггса выстраивается динамически при рождении космоса, а не формой симметрии — и возможные способы проверки этих идей. Теперь, когда двухфотонный пик оставил ученых ни с чем, им придется возвращаться и придумывать новые возможности для новой физики.
Аркани-Хамед говорит, что «есть много теоретиков, включая меня, которые думают, что мы живем в совершенно уникальное время, когда все вопросы — гигантские, структурные, без подробностей о следующей частице. Мы должны быть счастливы жить в такое время — даже если при нашей жизни не будет серьезного, проверенного прогресса».
Пока теоретики возвращаются к доскам, 6000 экспериментаторов CMS и ATLAS упиваются данными из ранее неизведанной области. «Кошмар? Что вы имеете в виду?», говорит Спиропулу, имея в виду негодование теоретиков на тему кошмарного сценария. «Мы исследуем природу. Наверное, у нас нет времени думать о разного рода кошмара, поскольку мы тонем в данных и очень этому рады».
Есть надежда, что новая физики еще проявит себя. Но и не обнаружить ничего, с позиции Спиропулу, это что-то да обнаружить — особенно если вместе с этим погибнут громкие идеи.
http://hi-news.ru/science/chto-otsutstvie-novyx-chastic-oznachaet-dlya-fiziki.html
Последние аномальные новости

Ведьму арестовали за неосторожное обращение с огнем

Вода сохранялась в марсианском кратере намного дольше

Вторжение яйцевидных НЛО в окрестностях Левелленда

Голубые сверхгиганты образовываются из слияния двух звезд

Домашние роботы со здравым смыслом

Есть места, куда сталкеры боятся ходить

Жизнь можно обнаружить в отдельном инопланетном зерне

Инопланетяне приглядывают за атомными станциями Индии

Как и когда можно увидеть дьявольскую комету

Люди скоро превратяться в Боргов

Миссия по сбору ресурсов с астероида Апофис

НЛО замечен над атомной станцией в Тамилнаду

Обнаружен потенциально обитаемый водный мир

Планетарный каннибализм распространен среди звезд

Половина всех менеджеров стремятся заменить работников ИИ

Полупроводниковые волокна для одежды людей

Рождение и смерть гигантских звезд

Тайна врат в Ад Иераполиса

Темная материя может образовывать звезды

Элитные коммандос обнаружили НЛО

Жители острова Пасхи посещали Южную Америку

Загадка образования первых галактик

Загадочный проект 'Синий луч' в действии

Замаскированный НЛО замечен над Португалией

Изучение экзотических звездных явлений

Космический телескоп распутал историю нашей галактики

Марсианский вертолет мог бы стать бортовым геологом

НЛО замечен над Южной Африкой

НЛО летают над атомными электростанциями Индии

Новый троянский астероид нашли на орбите Марса

Обнаружены четыре новых экзотических белых карлика

Понимание коррозии позволяет создавать новые металлы

Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий

Секреты пояса Ван Аллена раскрыты

Стареющие коричневые карлики становятся одинокими

Таинственный свет в небе над Сан-Антонио

Темная материи поможет понять эволюцию галактик

Уфологи могут научить нас политической паранойе

Элитные коммандос захватили НЛО

Японский летчик-истребитель рассказал о НЛО

Бигфут и сасквоч - инопланетные гибриды

Выявили лучшие места в США для обнаружения НЛО

Инопланетяне дали нам план Стоунхенджа

Инопланетяне используют невероятные технологии

Культурная площадь в Розуэлле примет уфо-фестиваль

НЛО вблизи ядерных установок ставят экспертов в тупик

НЛО замечен над поверхностью Луны

Оборона землян будет быстро подавлена инопланетянами

Общественный колледж Портленда предлагает курс по НЛО

Одна из дюжины звезд поедает свои планеты

Официальные лица США ничего не знают о НЛО

Планетологи пытаются оценить толщину льда на Европе

Поиски обломков рейса MH370 дали новую надежду

Пришло время изучить лунные лавовые трубки

Самые паранормальные места в Нью–Йорке

Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры

Уинстон Черчилль скрывал информацию об НЛО

Уфологи устремились на юг Франции

Фестиваль НЛО пройдет в апреле в Эдинбурге

Шведский архив регистрирует паранормальные явления

Автокресло

Влияние накрутки реакций в Telegram на контентную стратегию. Анализ и рекомендации

Астрофизики дадут подсказку в поисках темной материи

Более 1500 наблюдений НЛО над Великобританией за 4 года

Британский взгляд на внешность инопланетян

В Великобритании замечено почти 2000 наблюдений НЛО

ИИ ChatGPT является очень эффективным инструментом

Как были сделаны татуировки ледяного человека Эци

Как, по мнению британцев, выглядят инопланетяне

Китай может начать атаку на США с Луны

Китай строит ядерный космический двигатель

Люди изменили свои суждения под воздействием ИИ

Наблюдения НЛО в районе Тиссайда

Наблюдения НЛО над Ноттингемширом за последние три года

Намеки на третью планету системе PDS 70

Начались продажи электрических летающих такси

Нашли одну из древнейших звезд

Один астероид создал более 2 млрд вторичных кратеров

Пентагон усердно скрывает информацию об НЛО

Плавающие кристаллы замедляют старение звезд

Планетарная геофизика поможет в поиске инопланетян

Последние наблюдения НЛО в Лестершире

Почему миллиардеры по всему миру строят бункеры

Рентген показал каменного младенца внутри женщины

Робот, который выполнил сальто назад без гидравлики

Сбитый с толку астроном заметил НЛО над Луной

Следующий имплант Neuralink подарит зрение слепым

Собираются создать лунную железную дорогу

Создали импульсный двигатель на водяном топливе

У людей с гаванским синдромом не выявили повреждений мозга

Флотилия НЛО замечена над горой Шаста

Эра ИИ наступит быстрее, чем мы думали

Анализ может привести к изменению парадигмы о НЛО

Более 1500 наблюдений НЛО над Англией за 4 года

В Башкирии заметили падение с неба светящегося шара

Вампиршу XVI века похоронили с кирпичом в зубах

Детей из Зимбабве мучает полтергейст

Екатеринбуржцы увидели НЛО в облаках над городом

Жительница Эдинбурга заметила дискообразный НЛО

Загадка Безумного камня

Йог 22 года медитирует на жутком холоде

Как мы будем с ними разговаривать с инопланетянами

Легендарная подземная школа чернокнижников

Мы увидим полностью созданные ИИ игры через 5-10 лет

Наблюдения НЛО в Англии с 2020 года

Наблюдения НЛО над Мерсисайдом

Наркомана убила статуя Будды

НАСА обнаружит жизнь на Европе к 2030 году

Нечто с длинной шеей попал на камеру наблюдения

НЛО пролетает над поверхностью Луны

НЛО сбили в бразильском городе Пау Гранде

Новые изображения дьявольской кометы

Новые необычные наблюдения НЛО в районе Ковентри

ООН приняла эпохальную резолюцию по ИИ

Полемика вокруг загадочных сферул не утихает

Процедуры отчетности о НЛО и утилизации материалов

Рост числа государственных служащих-роботов

Самые реалистичные сценарии Апокалипсиса

Ужасающее заболевание - синдром лица демона

Что предсказал Нострадамус России

Штаты США, где вы будете похищены инопланетянами

Эволюция мозговых чипов

Бетти Андреассон провела у пришельцев несколько часов

Где в США лучшее место, чтобы увидеть НЛО

Загадочный космонавт Солуэй Ферт

Интерактивная карта НЛО в Великобритании

Истинно верующие атаковали бывшего главу AARO

Историческая уфологическая хроника

Лучшее место для встречи с инопланетянами

Не ждите правды от правительства США о НЛО

Несколько НЛО были замечены над Орегоном

Нефтянник заметил НЛО в форме тарелки

НЛО заметили в штате Миннесота

НЛО над фермой в Орегоне

НЛО украл шесть дней из жизни Трэвиса Уолтона

Офицер полиции Лонни Замора заметил НЛО

Парень заметиил НЛО прежде чем они растворились

Первая трансплантация ГМ-почки свиньи пациенту

Похищение Бетти и Барни Хилл одно из самых странных

Сексуальные эксперименты инопланетян над землянами

Тайна наблюдений НЛО вблизи ядерных объектов

Уфологи терроризируют бывшего директора AARO

Азиатская Зона 51 проводит фестиваль

Астероид изменил форму после удара зонда землян

Вы когда-нибудь сталкивались с инопланетянами в Айдахо

Изменяющий форму НЛО замечен над Бирмингемом

ИИ комментирует теории заговора о Кеннеди

ИИ может заменить умерших близких людей

ИИ становится волком с Уолл-стрит

Масштабная уфо-конференция все ближе

Модель Эбби Клэнси боится инопланетян

Нашли лучшее место для наблюдений НЛО в США

НЛО в форме тарелки парил над нефтяной вышкой

Одержимая женщина помочилась черным

Пациент Neuralink с параличом конечностей играет в шахматы

Похищение в Паскагуле покажут на Netflix

Почему так много людей все еще верят в НЛО

Сверхпроводимости при комнатной температуре не существует

Уфологи собрались у офиса Чака Шумера в Нью-Йорке

Уфологи устремились в тихий город Лимож

Уфологическая неделя на британском ТВ

Я вырос, мучимый злыми демонами, теперь я экзорцист

Быстрые займы онлайн

Аватар никогда не будет лгать или будет

Адмирал ВМС видел секретные файлы об НЛО

Водород обеспечивал энергию при зарождении жизни

Высокоскоростная камера зафиксировала полет НЛО

Добровольцы обнаружили 15 редких активных астероидов

Инопланетяне более чем реальны

Как Земля остается пригодной для жизни

Может ли земная жизнь выжить у красного карлика

Наблюдения НЛО в Арканзасе

Нам следует изучать на неопознанные подводные объекты

Нейтринный фон мог бы многое рассказать нам о Вселенной

Нехватка воды приводит к образованию кругов фей

НЛО замечен над Лас-Вегасом и горой Спирит

Оператор нефтяной вышки заметил НЛО

Опубликована карта активных черных дыр

Песчаные дюны Титана состоят из разбитых маленьких лун

Сколько времени потребуется, чтобы обойти Марс

Таинственные звери Японии. Жуткие ползающие твари

Тайна сознания. Чего может достичь наука

Уфо-конференция стоимостью 160 фунтов за билет

Британский спецназ обнаружил сбитый НЛО

Воспроизвели самую раннюю форму жизни в лаборатории

Где замечали рейс MH370 на картах Google

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика