Исследование «Зептонов universa»: новые горизонты в физике частиц
Крупнейший в мире адронный коллайдер CERN произвел значительное влияние на физику частиц, но, как оказалось, не открыл новых границ, как ожидали некоторые научные круги. Одним из ученых, который выступает с теорией о том, что новая физика может скрываться в том, что он называет «зептоновым университетом» — области, существующей на масштабе зептометра (1 квинтиллионная метра), является Анджей Бурас, теоретический физик из Технического университета Мюнхена. Он убежден, что наилучший способ исследовать эту область — наблюдение за распадами кайонов и B-мезонов.
Согласно анализу, проведенному в журнале New Scientist, в текущих условиях «коллайдеры будущего» вероятно смогут непосредственно исследовать зептоновый университет. Однако на данном этапе изучение распадов частиц может дать нам новые знания о физике в течение следующего десятилетия. Исследования показывают, что Большой адронный коллайдер способен наблюдать частицы только до 50 зептометров, что ставит под сомнение его возможности в изучении закоулков зептоновым универсом.
К примеру, в 2012 году LHC подтвердил существование бозона Хиггса, но с тех пор не произошло значительных открытий, сопоставимых по масштабу. В статье Бураса, опубликованной на сервере arXiv, он выделил семь возможных целевых распадов, представляющих интерес для исследования, названных «великолепной семеркой». Эти распады происходят с кворками, существование которых может указывать на отклонения от стандартной модели и, возможно, на новые физические явления.
Числовые данные и примеры
Одним из ярких примеров является распад B-мезона, зафиксированный экспериментом Belle II в Японии, в результате которого образовался кайон и две нейтрино. Однако, информация о нейтрино ограничена, так как эксперимент не был настроен на их прямое обнаружение. В сентябре 2024 года эксперимент NA62 в CERN зафиксировал распад положительно заряженного кайона на пиона и пару частиц материи-антиматерии, что, по оценкам, происходит менее чем в одном случае из десяти миллиардов кайонов. Эти распады направлены на поиски новых физических явлений, недоступных в рамках стандартной модели.
По словам Бураса, «поиск новых частиц и сил, выходящих за рамки стандартной модели, вызывает повышенный интерес в связи с необходимостью объяснить природу темной материи и асимметрию между материей и антиматерией». Независимо от того, что прямые поиски на LHC не дали значительных результатов, косвенные исследования, такие как поиск редких распадов, становятся все более актуальными.
Что касается будущих коллайдеров, то CERN завершается подготовка к строительству Future Circular Collider (FCC), который, по прогнозам, начнет проводить высокоэнергетические физические эксперименты лишь к 2070 году. Однако, как подчеркивает Бурас, на этот вопрос можно ответить уже сейчас, не дожидаясь новых технологий.
Таким образом, исследование зептонового универсома может рассматриваться как важный шаг в понимании фундаментальных законов природы. С каждым новым открытием удваивается вероятность обнаружить ответы на старые вопросы о строении Вселенной. В этот период, когда традиционные методы исчерпали себя, появление новых перспектив является основным двигателем прогресса в области физики частиц.
