الفيزياء الأساسية الجديدة؟ أحداث لا توصف من تجربة اصطدام بيغ هاترون

النتائج التي أبلغ عنها اختبار LHCb في سيرن لقد كشفت عن إشارات أخرى إلى الظواهر التي لا يمكن تفسيرها من خلال نظريتنا الحالية للفيزياء الأساسية.

في مارس 2020 ، أصدرت نفس جزيئات الاختبار دليلاً كسر أحد المبادئ الأساسية للنموذج القياسي – نظرية الجسيمات والطاقة المثالية – مما يشير إلى احتمال وجود جسيمات وقوى أولية جديدة.

حاليا، مزيد من القياسات وجد الفيزيائيون في مختبر كافنديش في كامبريدج تأثيرات مماثلة وزادوا من حالة الفيزياء الجديدة.

يصف النموذج القياسي جميع الجسيمات المعروفة التي يتكون منها الكون والقوى التي تتفاعل معها. لقد اجتاز كل اختبار حتى الآن ، لكن الفيزيائيين يعرفون أنه لا بد أنه غير مكتمل. لا يشمل قوة الجاذبية ، ولا يمكنه حساب كيف ومتى تم إنتاج المادة الانفجار العظيمعلاوة على ذلك ، لا يوجد جسيم يمكنه تفسير المادة المظلمة الغامضة التي يخبرنا بها علم الفلك بخلاف الأشياء التي تشكل العالم المرئي من حولنا.

نتيجة لذلك ، لطالما سعى الفيزيائيون إلى البحث عن علامات فيزيائية تتجاوز النموذج القياسي ، مما سيساعدنا في حل بعض هذه الألغاز.

من أفضل الطرق للبحث عن جسيمات وطاقات جديدة هي دراسة جسيمات تسمى كواركات الجمال. هذه هي الأقارب الغريبة للكواركات العلوية والسفلية التي تشكل نواة كل منها نووي.

لا توجد كواركات الجمال بأعداد كبيرة في العالم لأنها تعيش في المتوسط ​​تريليون ثانية لفترة زمنية قصيرة بشكل لا يصدق – قبل أن تتحول إلى جسيمات أخرى أو تتحلل. ومع ذلك ، يتم إنتاج المليارات من كواركات الجمال كل عام بواسطة معجل الجسيمات العملاق التابع لـ CERN ، مصادم هادرون العملاق ، والذي تم تسجيله بواسطة اختراع تم تصنيعه لغرض LHCb.

كهف اختبار LHCb في LHC-IP 8. الائتمان: CERN

يمكن أن يؤثر وجود قوى أو جزيئات غير مكتشفة على اضمحلال كواركات الجمال. في مارس ، أصدر فريق من الفيزيائيين في LHCb دليلًا يظهر أن كواركات الجمال تتحلل إلى جسيمات تسمى munes ، بدلاً من إلكترونات أقربائها الأخف وزناً. لا يمكن تفسير ذلك بالنموذج القياسي ، الذي يعتبر الإلكترونات والإلكترونات متطابقة ، باستثناء أن الإلكترونات أخف 200 مرة من الإلكترونات. نتيجة لذلك ، يجب أن تتحلل كواركات الجمال إلى ميونات وإلكترونات بنسب متساوية. وبدلاً من ذلك ، وجد الفيزيائيون في LHCb أن تحلل الميون يحدث فقط 85٪ من الوقت ، كما يحدث في تحلل الإلكترون.

يُعرف الفرق بين نهاية LHCb والنموذج القياسي في فيزياء الجسيمات بأنه خطأ اختبار مكون من ثلاث وحدات أو “3 سيجما”. هذا يعني أنه من المحتمل أن ينتج واحد فقط من كل ألف عن صدفة إحصائية.

إذا اعتبرت النتيجة صحيحة ، فغالبًا ما يفسر أن قوة جديدة تسحب الإلكترونات والتلال ذات القوة المتفاوتة تتداخل مع كيفية تحلل كواركات الجمال هذه. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتقليل خطأ الاختبار للتأكد من أن النتيجة صحيحة. فقط عندما تصل النتيجة إلى حد “5 سيجما” ، عندما يكون هناك أقل من فرصة واحدة في المليون بسبب الاحتمال العشوائي ، سيبدأ علماء فيزياء الجسيمات في اعتبارها اكتشافًا حقيقيًا.

قال الدكتور هاري كليف من مختبرات كوفنتري: “حقيقة أننا رأينا نفس التأثير الذي فعله زملاؤنا في مارس يزيد بالتأكيد من فرصنا في أن نكون على وشك اكتشاف شيء جديد”. “من الجيد إلقاء المزيد من الضوء على اللغز.”

اليوم نتيجة ل درست اثنين من حطام كوارك الجمال الجديد من عائلة الاضمحلال نفسها المستخدمة في نهاية شهر مارس. وجد الفريق نفس التأثير – فقط 70٪ من تشوهات الميون تحدث على شكل تحلل الإلكترون. هذه المرة الخطأ كبير ، أي الانحراف حول “2 سيجما” ، مما يعني أن الاحتمال أكثر من 2٪ بسبب الشذوذ الإحصائي للبيانات. في حين أن النتيجة ليست تلقائية ، إلا أنها تضيف مزيدًا من الدعم للأدلة المتزايدة على أن قوى أساسية جديدة تنتظر من يكتشفها.

قال البروفيسور وول جيبسون ، البروفيسور وول جيبسون: مختبر كافنديش.