Chalk до поредната печалба за Стандартния модел, забележително успешната теория, която описва как взаимодействат всички известни основни частици.
Физиците са направили най-точното измерване досега колко силно слабата сила - една от четирите основни сили на природата - действа върху протона.
Резултатите, публикувани днес (9 май) в списанието Nature, са точно това, което прогнозира Стандартният модел, нанасяйки още един удар върху усилията на физиците да намерят препятствия в теорията и да открият нова физика, която би могла да обясни какво са тъмната материя и тъмната енергия. ,
Въпреки триумфите си, Стандартният модел е непълен. Това не обяснява тъмната материя и тъмната енергия, които заедно могат да съставляват повече от 95 процента от Вселената и въпреки това никога не са били наблюдавани директно. Нито теорията включва гравитация, нито обяснява защо Вселената съдържа повече материя от антиматерията.
Тестване на стандартния модел
Един от начините за по-пълна теория е да се тества какво казва Стандартният модел за слабата сила, която е отговорна за радиоактивното разпадане, позволявайки ядрените реакции, които поддържат слънцето да свети и задвижват атомните електроцентрали. Силата на взаимодействията на слабата сила зависи от така наречения слаб заряд на частицата, точно както електромагнитната сила зависи от електрическия заряд, а гравитацията зависи от масата.
„Просто се надявахме, че това е един път към намирането на пукнатина в Стандартния модел“, казва Грег Смит, физик в Националния инструмент за ускоряване на Джеферсън във Вирджиния и ръководител на проекта за Q-слабия експеримент.
Изследователите взривиха лъчи от електрони в пул от протони. Спиновете на електроните бяха или успоредни, или антипаралелни с лъча. При сблъсък с протоните, електроните биха се разпръснали, най-вече поради взаимодействия, включващи електромагнитната сила. Но за всеки 10 000 или 100 000 разпръсквания, каза Смит, едно се случва чрез слабата сила.
За разлика от електромагнитната сила, слабата сила не се подчинява на огледална симетрия или паритет, както физиците я наричат. Така че, когато взаимодействаме чрез електромагнитната сила, електрон се разпръсква по същия начин, независимо от посоката му на въртене. Но когато си взаимодействаме чрез слабата сила, вероятността електронът да се разпръсне зависи толкова малко от това дали спинът е паралелен или антипаралелен, спрямо посоката, в която се движи електронът.
В експеримента лъчът се редува между изстрелващи електрони с успоредни и антипаралелни завъртания около 1000 пъти в секунда. Изследователите откриха, че разликата във вероятността за разсейване е само 226,5 части на милиард, с точност от 9,3 части на милиард. Това е еквивалентно на откриването, че два иначе еднакви Mount Everests се различават по височина по дебелината на монета от долар - с точност до ширината на човешката коса.
"Това е най-малката и най-прецизна асиметрия, измерена някога при разсейването на поляризирани електрони от протоните", казва Питър Блунден, физик от университета в Манитоба в Канада, който не е участвал в изследването. Измерването, добави той, е впечатляващо постижение. Плюс това показва, че при лов на нова физика тези сравнително ниско енергийни експерименти могат да се съревновават с мощни ускорители на частици като Големия адронен колайдер близо до Женева, каза Блундън.
Въпреки че слабият заряд на протона се оказа почти такъв, какъвто беше казал Стандартният модел, всяка надежда не се губи за намирането на нова физика някой ден. Резултатите просто ограничават как може да изглеждат тези нови физики. Например, каза Смит, те изключват явления, включващи електрон-протонови взаимодействия, които се случват при енергии под 3,5 тераелектронни волта.
Все пак щеше да е много по-вълнуващо, ако бяха намерили нещо ново, каза Смит.
"Разочарован бях", каза той пред Live Science. "Надявах се на някакво отклонение, на някакъв сигнал. Но други хора бяха облекчени, че не бяхме далеч от това, което стандартният модел предвиждаше."
