Er partikelfysik ved at omskrive standardmodellen? Ikke så hurtigt…

"I lyset af den seneste analyse af skønhedsmesons forfald, begyndelsen på en ny æra, den 'nye fysik, 'kan nærme sig. "Så udtalte en nylig erklæring fra Polens Institute of Nuclear Physics.

Nu, hvis du ikke er en partikelfysik -buff, du gætter måske på, at en skønhed meson, også kendt som en B meson, er en slags eksotisk kosmetisk behandling. Rent faktisk, selvom, det er en type subatomær partikel, og ifølge standardmodellen for partikelfysik-den 40-årige teoretiske ramme, der beskriver de grundlæggende vekselvirkninger mellem forskellige byggesten af ​​materie og elementære kræfter-bør skønhedsmesoner forfalde ved meget specifikke vinkler og frekvenser.

Hvad forskere har opdaget i de seneste år, selvom, er, at skønhedsmesoner ikke synes at passe helt sammen med forudsigelser baseret på standardmodellen. Instituttets pressemeddelelse, for eksempel, henleder opmærksomheden på data fra 2011 og 2012 fra Large Hadron Collider, anlægget langs den fransk-schweiziske grænse, der er verdens største og mest kraftfulde partikelaccelerator. En ny metode til analyse af data, foreslået af den polske fysiker Marcin Chrząszcz, angiver, at skønhedsmesons forfaldsvinkel er forskellig fra, hvad standardmodellen ville angive.

Chrząszcz understreger, at i fysikens verden, det nye fund betragtes ikke som en "opdagelse, "fordi afvigelsen ikke er tilstrækkelig stor.

"Det er det, vi kalder en observation, "præciserer han i en e -mail.

Ikke desto mindre, uoverensstemmelsen tilføjer i det mindste et momentum til forestillingen om, at den længe etablerede standardmodel måske har brug for mindst en lille revision. Mens de fleste almindelige mennesker sandsynligvis aldrig har hørt om det, Standardmodellen forklarer virkeligheden omkring os i det mindste, mest basale niveau. Den teoretiske ramme beskriver, hvordan materiens grundlæggende byggesten - de grundlæggende partikler - styres af kræfter som elektromagnetisme.

Standardmodellen "har med succes forklaret næsten alle eksperimentelle resultater og præcist forudsagt en lang række fænomener, "siger webstedet for CERN, den europæiske fysikforskningsorganisation, der driver Large Hadron Collider. "Over tid og gennem mange forsøg Standardmodellen er blevet etableret som en velafprøvet fysikkteori. "(Hvis du vil have flere detaljer, tjek CERNs primer på standardmodellen.)

Men selvom standardmodellen virkelig har været nyttig for fysikere, de har været klar over et stykke tid, at det ikke forklarer alt om det subatomære område. Som CERN bemærker, teorien tegner sig kun for tre af de fire grundlæggende kræfter, ved at udelade tyngdekraftens indflydelse. Det forklarer heller ikke fænomener som mørket stofs natur, den mystiske masse, der sammen med mørk energi, udgør 96 procent af universet. Der er spørgsmålet om, hvordan nyopdagede partikler kan passe ind i teorien. Og endelig, der er også den grumhed, der er tilbage omkring Higgs -bosonen, en partikel, der er en væsentlig komponent i standardmodellen.

I 2012, forskere, der brugte Large Hadron Collider, meddelte, at de havde opdaget en partikel, der synes at vær den rigtige, men sagen er ikke helt lukket endnu. "Denne partikel er i overensstemmelse med Higgs -bosonen, men det vil tage yderligere arbejde for at afgøre, om det er Higgs -bosonen, der forudsiges af standardmodellen, eller ej. "CERNs websted forklarer.

Så betyder det alt sammen, at det er på tide at smide standardmodellen ud og starte forfra? Ikke næppe. John Campbell, en teoretisk fysiker ved Fermi National Accelerator Laboratory, det øverste amerikanske partikelfysiklaboratorium, forklarede via e -mail, at forskere måske bare skulle pille lidt med det.

"Ethvert alternativ skal stå for et væld af eksperimentelle observationer, der er blevet foretaget over meget mange år, "siger han." Det er ekstremt svært at komme med en helt ny ramme, der forklarer alle de observerede fænomener på en lige så vellykket måde som standardmodellen. "

I stedet, han siger, den bedste tilgang kan være at tilføje "udvidelser", der beskriver nye partikler og måderne, hvorpå de interagerer med dem, der allerede findes i standardmodellen.

"Der er mange mulige udvidelser, "siger Campbell, "men deres antal reduceres kraftigt af kravet om, at de ikke må indføre effekter, der hidtil ikke er i overensstemmelse med observationer."

Den mest betydningsfulde udvidelse ville sandsynligvis være en, der forklarer mørkt stof inden for rammerne af standardmodellen. En sådan opdagelse "ville have en dybtgående indvirkning, " han siger, "ikke kun inden for partikelfysik, men også i kosmologi. Mistænker den underliggende teori om mørkt stof, vi ville være i stand til præcist at beregne de forventede virkninger. For eksempel, vi kunne bedre forstå, hvordan vi måske kunne observere det direkte, og også hvordan dens tilstedeværelse er præget af kosmos. "

Large Hadron Collider indeholder superledende elektromagneter, der skal afkøles til minus 456,34 grader F (minus 271,3 grader Celsius) for at fungere korrekt. Det er koldere end temperaturen i det ydre rum.