 Стандартна модель є теоретичним передбаченням того, як поведе себе матерія в тій чи іншій ситуації. Ця теорія дуже точна, і щоразу, коли фізики ставлять експерименти з елементарними частинками, то знаходять все нові і нові підтвердження того, що Стандартна модель вірна.
Великий адронний коллайдер (LHC) або ВАК був створений для того, щоб зрозуміти, як вела себе Всесвіт, коли вона ще тільки народилася - приблизно 13,75 мільярда років тому. Тоді вона була зовсім не схожа на те, що ми бачимо сьогодні: простір було швидше схоже на "суп" з елементарних частинок, ніж на космос. З цього високоенергетичного "супу" і народилися зірки, планети і чорні діри.
Якщо пофантазувати на цю тему, то можна сказати, що ВАК - це величезна машина часу, яка відтворює різні епізоди з біографії юної Всесвіту. Космос повний загадок і, щоб зрозуміти, як з'явилося все те, що ми бачимо зараз в телескопи, потрібно звернутися не до гігантським зіркам, а до маленьких часткам. Всі частинки в колайдері вкрай нестабільні і розпадаються на інші частинки через дуже короткий проміжок часу, майже відразу після виникнення. Ці розпади і є предметом спостережень фізиків. Тільки так можна "побачити", що відбувалося в космосі, коли він тільки що народився.
Проте спостереження проходять небезпідставно: ніхто б не став будувати таку величезну конструкцію, якби у фізиків не було потреби в доказі або спростуванні-якої стрункої теорії. Цією теорією стала Стандартна модель, а її опонентом - теорія суперсиметрії. Прихильники останньої вважають, що Стандартна модель - далеко не зовсім точний, і якщо провести ряд експериментів з високими енергіями, то вона дасть тріщину і якийсь розпад пройде не так, як передбачалося. Всі сподівалися, що експеримент з пошуку бозона Хіггса завершить ці суперечки. Але сам факт існування цієї частинки вже говорить про те, що Стандартна модель працює ідеально і ні в яких додаткових теоріях не потребує.
Але прихильники суперсиметрії не здавалися: експерименти в колайдері продовжують проводитися, і нещодавно вчені оголосили про результати одного з них. Фізики в ЦЕРНі стали свідками вкрай рідкісного явища - розпаду Bs-мезона (частинки, що складається з пари кварк-антікварк) на два мюона (такого собі дуже важкого електрона).
Вчені зібрали дані експериментів, отримані на Компактному мюони соленоїді і самому ВАКу, і проаналізували їх за допомогою надпотужних комп'ютерів. Такий розпад Bs-мезона відбувається далеко не кожного разу. Щоб стати свідком цього явища, потрібно розглянути величезна безліч розпадів, і лише в трьох випадках з мільярда Bs-мезон розпадеться на два мюона. Коллайдер провокує сотні мільйонів зіткнень часток щомиті, а значить, дослідникам потрібно проаналізувати трильйони випадків взаємодій частинок, щоб дістатися до розпаду Bs-мезона.
"Порівняно з полюванням на такий рідкісний розпад пошук голки в копиці сіна здається простим завданням", - заявили фізики в прес-релізі ВАКу.
Але складна задача була виконана, і розпад проінспектували особливо ретельно. Він пройшов як по підручнику, а точніше, саме так, як передбачала Стандартна модель. Це в черговий раз підтвердило, що вона працює, а теорія суперсиметрії не придалася. Здавалося б, навіщо намагатися спростувати працюючу теорію? Справа в тому, що вона гранично точна, коли мова йде про елементарні частинки і їх взаємодіях, але суттєві недоліки у неї теж є. Стандартна модель не описує таку силу, як гравітація, а також, згідно їй, ніякої темної матерії і темної енергії існувати не повинно. Ми бачимо лише 5% від всієї існуючої матерії та енергії, і тільки на цих п'яти відсотках і працює Стандартна модель. Більше того, вона не пояснює головного - переважання речовини над антиречовиною. Ось чому вчені намагаються її або спростувати, або розширити. У наукових колах це називається пошуком "нової фізики".
"Аналіз цього вкрай рідкісного розпаду показав, що пошук нової фізики і доказів суперсиметрії буде дуже складним. Наша команда вчених з нетерпінням чекає нового запуску Великого адронного коллайдера, тільки з ще більш високими енергіями. Сподіваюся, ми незабаром зможемо з'ясувати, чому нова фізика так старанно від нас ховається ", - каже Валь Гібсон (Val Gibson), глава Кембриджської групи фізики частинок і учасниця експерименту на ВАКу.
До тих пір, поки кожен експеримент буде лише доводити працездатність Стандартної моделі, а теорія суперсиметрії і нова фізика будуть існувати лише на словах, загадки космосу розгадати буде неможливо. Але найкумедніше, що до таких загадок відносяться не тільки антиречовину, темна матерія і темна енергія, а й сама звична фізична сила - гравітація. Чекаємо результатів подальших експериментів.
|