Dunia dunia kecil, dunia kuantum, boleh mempunyai rasa kegemaran.
Kami tidak bercakap mengenai kon ais krim itty-bitty, tentu saja. Dunia zarah terbahagi kepada tiga kubu, yang dipanggil "rasa" (jangan tanya kenapa). Sebagai contoh, elektron mewakili satu rasa, dan terdapat dua zarah lain dengan sifat yang hampir sama, muon dan tau, yang mempunyai rasa mereka sendiri. Kami telah lama disyaki - tetapi tidak terbukti - bahawa ketiga-tiga rasa harus berada pada kedudukan yang sama.
Tetapi, malangnya, percubaan bertahun-tahun percakapan mula mencadangkan bahawa mungkin tidak semua itu-steven.
Hasil eksperimen ini masih tentatif, dan tidak cukup signifikan untuk menuntut penemuan firma retak dalam kitab fisika zarah yang disebut Model Standard. Bagaimanapun, jika hasilnya bertahan, ia boleh membuka pintu masuk untuk memahami segala-galanya dari masalah gelap kepada asal-usul alam semesta. Anda tahu, masalah utama yang tidak dapat diselesaikan dalam fizik moden.
Perisa standard
Model Standard fizik zarah memerintah yang tertinggi, berjaya melepaskan ujian dari eksperimen di seluruh dunia sepanjang dekad. Teori ini menyatukan pemahaman kita tentang tiga daripada empat kuasa asas alam semesta - elektromagnetisme, nuklear yang kuat dan lemah nuklear - di bawah bendera kuantum tunggal. Semua berkata, ia adalah teori yang paling teruji dalam semua sains, mampu menerangkan pelbagai interaksi asas.
Dalam erti kata lain, anda tidak perlu mengacaukan dengan Model Standard.
Namun, kita tahu gambaran dunia subatom ini jauh dari sempurna. Hanya untuk menamakan beberapa contoh, ia tidak menjelaskan massa neutrino atau memberi kita petunjuk tentang perkara gelap. Majoriti ahli fizik percaya bahawa terdapat teori lain, yang tidak diketahui, yang merangkumi segala-galanya yang dapat dijelaskan oleh Model Standard dan hal-hal yang tidak dapat dilakukannya.
Perkara yang menarik ialah kita tidak tahu apa yang kelihatan seperti teori atau apa ramalan yang boleh dibuat. Oleh itu bukan sahaja kita tidak tahu jawapan penuh kepada kehidupan, alam semesta dan segala yang ada di antara kita, kita juga tidak tahu bagaimana untuk mendapatkan jawapan tersebut.
Untuk mencari petunjuk "Teori yang Lebih Baik," penyelidik memburu sebarang ketidaksempurnaan atau ramalan palsu Model Standard - retakan dalam teori itu mungkin boleh membuka pintu kepada sesuatu yang lebih besar.
Salah satu daripada ramalan Model Standard berkenaan dengan sifat lepton, yang kecil, zarah-zarah bersendirian seperti elektron atau kuark. Lepton dikelompokkan kepada tiga kelas, dikenali sebagai generasi atau rasa bergantung pada ahli fizik yang anda tanya. Zarah dengan rasa yang berbeza akan berkongsi semua sifat yang sama kecuali mempunyai massa yang berbeza. Contohnya, elektron, muon dan zarah tau mempunyai kuasa dan putaran elektrik yang sama, tetapi muon melebihi elektron, dan lebih banyak lagi - mereka mempunyai rasa yang berbeza.
Menurut Model Standard, ketiga-tiga perasa elektron harus bertindak dengan sama. Interaksi asas harus menghasilkan setiap satu dengan kebarangkalian yang sama; sifat semata-mata tidak dapat membedakan perbezaan antara mereka, jadi ia tidak menguntungkan satu rasa ke atas yang lain.
Ketika datang ke tiga rasa, alam mengambil pendekatan Neapolitan: semuanya.
Hasil yang indah
Itulah teori semua, jadi ia harus diuji. Selama bertahun-tahun, pelbagai eksperimen, seperti yang dilakukan dalam Large Hadron Collider di CERN dan kemudahan BaBar, di mana zarah asas dihancurkan bersama dalam perlanggaran besar-besaran. Zarah-zarah yang terhasil daripada pelanggaran tersebut dapat memberi petunjuk tentang bagaimana sifat berfungsi pada tahap terdalam. Dan beberapa perlanggaran ini telah direka untuk melihat sama ada alam semulajadi menyukai satu rasa lepton terhadap yang lain.
Khususnya, satu jenis zarah, yang disebut quark bawah, benar-benar menikmati pembusukan menjadi leptons. Kadang-kadang ia menjadi elektron. Kadang-kadang seorang muon. Kadang kala ada. Tetapi tidak kira apa, ketiga-tiga perisa mempunyai peluang yang sama muncul dari bangkai.
Pakar fizik berjaya mengumpul beratus-ratus berjuta-juta pemecahan kuar bawah seperti ini, dan bermula beberapa tahun yang lalu sesuatu yang pelik muncul dalam data: Alam seolah-olah memihak kepada tau zarah dalam interaksi ini sedikit lebih daripada lepton lain. Ia tidak begitu penting secara statistik, walaupun begitu, ia adalah mudah untuk menangkis hasil ini sebagai kebetulan statistik semata-mata; mungkin, kami tidak cukup pelanggaran untuk segala-galanya.
Tetapi ketika bertahun-tahun telah berlalu, hasilnya telah terperangkap, sebagai ahli fizik Antonio Pich, dari University of Valencia di Sepanyol, menunjukkan dalam kajian semula kajian ini yang diterbitkan dalam pangkalan data preprint arXiv pada bulan November. Alam semulajadi kelihatan sangat keras kepala apabila ia menyentuh kepanjangan jelasnya zarah tau. Hasilnya masih tidak konklusif, tetapi kegigihannya selama bertahun-tahun dan di seluruh eksperimen yang berbeza telah dibuat untuk pencakar kepala yang sebenar.
Model yang tidak begitu standard
Dalam Model Standard, rasa yang berbeza dari lepton mendapat ... baik, rasa ... melalui interaksi mereka dengan boson Higgs: Semakin rasa yang berinteraksi dengan Higgs, semakin banyak jisimnya. Tetapi jika tidak sifat tidak membezakan antara mereka, maka ramalan bahawa semua perasa sepatutnya muncul sama dalam semua interaksi.
Tetapi jika ini yang disebut "rasa anomali" memang merupakan ciri sebenar alam semesta kita dan bukan hanya beberapa pepijat dalam pengumpulan data, maka kita memerlukan beberapa cara untuk menjelaskan mengapa alam semula jadi harus lebih peduli tentang zarah tau daripada elektron atau muon. Satu kemungkinan adalah mungkin terdapat lebih daripada satu jenis Higgs boson yang terbang di sekitar - satu untuk menyediakan massa elektron dan muon, dan satu lagi yang sangat menyukai tau, membolehkan ia keluar dari interaksi lebih kerap.
Kemungkinan lain ialah terdapat zarah tambahan yang bercakap dengan zarah tau yang belum kita lihat dalam eksperimen. Atau mungkin terdapat beberapa sifat simetri asas yang mendedahkan dirinya hanya melalui bisikan reaksi lepton - dengan kata lain, sesetengah daya alam baru yang hanya muncul dalam interaksi yang jarang dan tidak jelas ini.
Sehingga kita membuat bukti kayu (sekarang, kepentingan statistik perbezaan ini adalah sekitar 3-sigma, yang mewakili 99.3% peluang bahawa hasil ini hanya kebetulan, sedangkan "standard emas" untuk fizik zarah adalah 5-sigma, atau 99.97%), kita tidak boleh pasti. Tetapi jika keterangan itu semakin ketat, kita berpotensi menggunakan wawasan baru ini untuk mencari fizik baru di luar Model Standard, membuka peluang untuk menerangkan masa yang tidak dapat dijelaskan, seperti fizik alam semesta awal atau apa sahaja yang berlaku dengan perkara gelap.
