Kwark piękny wywraca fizykę do góry nogami. Możemy stać u progu przełomu w nauce
Od lat Wielki Zderzacz Hadronów, jeden z najważniejszych instrumentów współczesnej nauki, dostarcza nam fascynujących danych o cząstkach i siłach, które stanowią podstawowy budulec wszechświata. Dotychczas wszystkie te dane wspierały uznawany obecnie Model Standardowy. Aż do teraz.
W danych obserwacyjnych naukowcy dostrzegli nietypowy schemat, którego nie da się wytłumaczyć za pomocą znanych obecnie praw fizycznych.
O co chodzi?
Co do zasady akceleratory służą do zderzania ze sobą protonów poruszających się z prędkością bliską prędkości światła i obserwowania powstałych w takich zderzeniach „szczątków”. To właśnie w takich zderzeniach fizycy cząstek obserwują pojawiające się na niewiarygodnie krótki moment kwarki, z których składają się protony i neutrony.
W jednym z takich eksperymentów (LHCb) naukowcy zauważyli, że tak zwany kwark piękny nie zachowuje się tak, jak powinien, gdyby przestrzegał znanych nam praw fizycznych. Jeżeli jednak okaże się, że to nie była tylko aberracja, to ewidentnie będzie to pierwsza, ale ważna wskazówka, że możemy znajdować się na progu odkrycia nowej siły, o której nie mieliśmy dotychczas świadomości.
Teoretycznie naukowcy trzymają kciuki za to, że tak właśnie jest. Po pierwsze byłoby to jedno z najważniejszych odkryć w fizyce w ostatnich kilku dekadach, ale jednocześnie pojawiłaby się nadzieja na to, że nowa siła, nowa teoria opisująca świat fizyczny, otworzy naukowcom drzwi do rozwiązania takich tajemnic jak ciemna materia, pochodzenie siły grawitacji czy też nierówność pomiędzy ilością materii i antymaterii we wszechświecie.
Co przeskrobał kwark piękny?
Model Standardowy przewiduje, że kwarki piękne powstały w zderzeniu dwóch protonów, jako cząstki masywne momentalnie rozpadają się z równym prawdopodobieństwem na elektrony i miony. Miony są takie same jak elektrony, ale 200 razy od nich cięższe.
Problem jednak w tym, że eksperymenty prowadzone już od 2014 r. wskazują na coś innego. Najnowsze, bardziej precyzyjne pomiary także potwierdzają, że z rozpadu kwarków pięknych nie powstaje tyle samo mionów i elektronów. To według fizyków może wskazywać na to, że za brak uniwersalności leptonowej odpowiada jakaś inna siła fundamentalna, o której jeszcze nie wiemy.
Do ostatecznego potwierdzenia droga jeszcze daleka. Naukowcy planują przeprowadzić więcej bardziej powiązanych ze sobą pomiarów, w których być może będą w stanie wyłuskać i dokładniej opisać nowe efekty fizyczne. Jak na razie prawdopodobieństwo, że uzyskany wynik jest wynikiem błędu, szacowane jest na 1 do 1000. Aby jednak ogłosić odkrycie, prawdopodobieństwo błędu musi spaść do poziomu 1 na 1 000 000.
