|
Фрагмент, который может разрушить теорию струн
|
|
|
|
В основе физики лежит тайна. Две давние теории - общая теория относительности и стандартная модель физики элементарных частиц — проделали невероятную работу по объяснению универсального и субатомного процессов, соответственно. Но они не совсем хорошо сочетаются друг с другом — квантовая механика не соответствует описанию гравитации Альберта Эйнштейна (по крайней мере, пока). Это несоответствие вдохновило на десятилетия теоретических исследований того, как эти две теории можно объединить, используя различные теоретические основы, включая теорию струн.
|
|
|
|
В основе теории струн лежит идея о том, что основой материи и энергии являются не частицы, а одномерные струны, которые колеблются по-разному. Однако теория струн известна своей математической плотностью и опирается почти на дюжину пространственно-временных измерений. Другая проблема заключается в том, что предсказанное теорией струн поведение проявляется только при огромных энергиях — даже более огромных, чем то, что в настоящее время возможно на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе.
|
|
|
|
Вместо того чтобы пытаться доказать теорию струн, ученые из Пенсильванского университета и Университета штата Аризона идентифицировали экзотическое семейство частиц, известное как “5—плет”, которое (по крайней мере) подтвердило бы, что некоторые предположения теории струн неверны, если бы оно было обнаружено на БАКе. Это известно как “фальсификация”, и исследователи осветили экспериментальный процесс в журнале Physical Review Research.
|
|
|
|
|
|
|
В центре этого эксперимента находится анализ того, как теория струн работает с “семействами” частиц, одним из примеров чего является то, как электроны и нейтрино могут образовывать семейство из двух членов, известное как дублет. Но исследователей в этом исследовании интересовала более редкая форма семейств частиц, известная как “5-плет”, которая включает фермион Майораны — частицу, которая является своей собственной античастицей. Как следует из названия, это семейство содержит набор частиц из пяти элементов, который, по словам авторов, заметно отсутствует в расчетах теории струн.
|
|
|
|
“Мы просмотрели все имеющиеся у нас инструменты, и этот набор из пяти элементов просто не появился”, - заявила Ребекка Хикс, соавтор исследования из Пенсильванского университета, в заявлении для прессы. “БАК должен достаточно сильно сталкивать протоны, чтобы создать эти мощные частицы из чистой энергии. Поскольку массы этих частиц достигают триллиона электрон-вольт, вероятность их образования резко падает”.
|
|
|
|
Создание 5-plet— это не единственный сложный аспект - обнаружить их, возможно, еще сложнее, поскольку заряженные частицы, составляющие 5-plet, распадаются на практически невидимые продукты, включая пион с низкой энергией. “В результате получается след, который исчезает на середине детектора, как следы на снегу, внезапно обрывающиеся”, - сказал Хикс.
|
|
|
|
Авторы проанализировали данные эксперимента ATLAS в ЦЕРНе и переосмыслили методы поиска, первоначально предназначенные для обнаружения “чарджино” — заряженных частиц, предсказанных с помощью суперсимметрии, — и вместо этого искали сигнатуры из 5 плеток. К сожалению, они не наткнулись ни на один из них, но им удалось установить новый нижний предел для гипотетической массы в 5 плетов: около 650-700 Гигаэлектронвольт (ГэВ), что примерно в пять раз тяжелее бозона Хиггса.
|
|
|
|
Авторы надеются, что будущие испытания на БАК позволят получить еще более качественные данные, которые должны либо укрепить давнюю теорию, либо окончательно опровергнуть ее.
|
|
|
|
Источник
|
