|
Как найти скрытую Вселенную
|
|
|
|
Мы, люди, довольно хорошо научились видеть невидимое. Большой адронный коллайдер — наш главный инструмент для изучения субатомного мира — позволяет досконально изучить мир аттометра, длина которого (что невероятно) составляет всего одну квинтиллионную метра. Известно, что в 2012 году БАК подтвердил существование бозона Хиггса, и физики приготовились к появлению новых частиц, которые помогут объяснить сохраняющиеся загадки Вселенной, такие как существование темной материи и асимметрии между веществом и антивеществом.
|
|
|
|
Но этот взрыв открытий на самом деле не состоялся. Это, конечно, не означает, что с тех пор ничего не произошло, но с тех пор не было обнаружено никаких серьезных открытий, сравнимых с Хиггсовым. И вот теперь в статье в журнале New Scientist, написанной физиком элементарных частиц Гарри Клиффом, который работает над экспериментом на БАКе, подробно излагается одна из теорий, объясняющих, почему мы не нашли того, что ожидали найти.
|
|
|
|
По сути, многие из этих открытий могут скрываться в том, что иногда называют “цепто-вселенной”, то есть в мире, который существует только в масштабе 10-21 метр. БАК может анализировать частицы с точностью до 50 цептометров, но Клифф выдвигает теорию, которую в значительной степени поддерживает физик—теоретик из Мюнхенского технического университета Анджей Бурас, о том, что эти неуловимые частицы могут просто находиться за пределами возможностей обнаружения БАК.
|
|
|
|
|
|
|
Конечно, более совершенный детектор мог бы открыть этот путь — в 2025 году ЦЕРН завершил технико-экономическое обоснование будущего кольцевого коллайдера (FCC). Но Бурас считает, что мы можем исследовать этот рубеж новой физики косвенно, без необходимости ждать несколько десятилетий, необходимых для окончательного изучения этого вопроса (FCC не будет заниматься физикой высоких энергий до 2070 года). В 2020 году Бурас исследовал этот вопрос в статье для журнала Physik, написав:
|
|
|
|
Сможем ли мы достичь Зептоновселенной, то есть разрешения до 10-21 м или энергий до 200 ТэВ, с помощью физики кварковых частиц и процессов, нарушающих лептонный вкус, в этом десятилетии, задолго до того, как это станет возможным с помощью любого коллайдера, построенного в этом столетии?
|
|
|
|
В статье, загруженной на сервер препринтов arXiv в 2024 году, Бурас определил семь возможных целей для этого исследования, которые он назвал “великолепной семеркой”, сообщает New Scientist. Все семь - это чрезвычайно редкие случаи распада частиц, содержащих странные и низшие кварки, которые Клифф называет “отголосками из цептоновселенной”. К счастью для Бураса, некоторые эксперименты уже ведут к поиску этих сверхредких случаев распада.
|
|
|
|
Один из примеров такого распада начинается с B—мезона - разновидности составной частицы, состоящей из разных кварков, как объясняет Клифф. В 2023 году в ходе эксперимента Belle II в Японии был зафиксирован этот распад в действии, в результате которого образовалась еще одна частица, называемая каоном (или К-мезоном), и два нейтрино. Однако, поскольку эксперимент не был предназначен для непосредственного обнаружения нейтрино, информация о них ограничена.
|
|
|
|
Это не единственный сверхредкий распад, который был обнаружен за последнее время. В сентябре 2024 года в эксперименте NA62 в ЦЕРНе был зафиксирован распад положительно заряженного каона на пион и пару вещество-антивещество. Считается, что таким образом распадается менее одного из 10 миллиардов каонов. Поскольку это взаимодействие чувствительно к отклонениям от стандартной модели, оно определено как одна из главных целей для поиска новой физики. Сегодня в эксперименте KOTO в Японии ведется поиск второго подтверждения этого распада каона.
|
|
|
|
“Поиск новых частиц и взаимодействий, выходящих за рамки стандартной модели, сильно мотивирован необходимостью объяснить темную материю, огромный диапазон масс частиц от крошечного нейтрино до массивного топ-кварка и асимметрию между материей и антивеществом, которая ответственна за само наше существование”, - написал Бурас в своем блоге. профессиональный журнал CERN Courier. “Поскольку прямые поиски на БАКЕ пока не дали никакого представления о том, что это могут быть за новые частицы и взаимодействия, важность косвенных поисков возрастает”.
|
|
|
|
Ученые только начинают заглядывать на неизведанные рубежи цептоновселенной, и до тех пор, пока не будут запущены коллайдеры следующего поколения, эти чрезвычайно редкие распады будут нашими единственными окнами в эту вселенную.
|
|
|
|
Источник
|
