Křížit další vítězství pro standardní model, pozoruhodně úspěšnou teorii, která popisuje, jak interagují všechny známé základní částice.
Fyzici dosud provedli nejpřesnější měření toho, jak silně slabá síla - jedna ze čtyř základních sil přírody - působí na proton.
Výsledky, zveřejněné dnes (9. května) v časopise Nature, jsou přesně to, co předpovídal Standardní model, což je další rána do úsilí fyziků najít zlomy v teorii a objevit novou fyziku, která by mohla vysvětlit, co temná hmota a temná energie jsou .
Navzdory svým triumfům je standardní model neúplný. Nevysvětluje temnou hmotu a temnou energii, které dohromady mohou tvořit více než 95 procent vesmíru a přesto nebyly nikdy přímo pozorovány. Teorie také nezahrnuje gravitaci ani nevysvětluje, proč vesmír obsahuje více hmoty než antihmota.
Testování standardního modelu
Jednou z cest k úplnější teorii je vyzkoušet, co říká standardní model o slabé síle, která je zodpovědná za radioaktivní rozpad, a umožnit jaderné reakce, které udržují sluneční paprsky a pohánějí jaderné elektrárny. Síla interakcí slabé síly závisí na takzvaném slabém náboji částice, stejně jako elektromagnetická síla závisí na elektrickém náboji a gravitace závisí na hmotnosti.
„Jen jsme doufali, že se jedná o jednu cestu k nalezení trhliny ve standardním modelu,“ řekl Greg Smith, fyzik ve Jeffersonově národním akcelerátorovém zařízení ve Virginii a projektový manažer pro experiment Q-slabý.
Vědci vystřelili paprsky elektronů na skupinu protonů. Otáčení elektronů byla s paprskem rovnoběžná nebo antiparalelní. Při střetu s protony by se elektrony rozptýlily, většinou kvůli interakcím zahrnujícím elektromagnetickou sílu. Ale za každých 10 000 nebo 100 000 rozptylů Smith řekl, jedna se stala díky slabé síle.
Na rozdíl od elektromagnetické síly slabá síla neposlouchá zrcadlovou symetrii nebo paritu, jak ji nazývají fyzici. Při interakci prostřednictvím elektromagnetické síly se tedy elektron rozptyluje stejným způsobem bez ohledu na směr otáčení. Ale při interakci slabou silou závisí pravděpodobnost, že se elektron rozptýlí, tak nepatrně na tom, zda je spin paralelní nebo antiparalelní, vzhledem ke směru, kterým se elektron pohybuje.
V experimentu se paprsek střídavě střílel mezi odpalovanými elektrony s paralelními a antiparalelními rotacemi přibližně 1 000krát za sekundu. Vědci zjistili, že rozdíl v pravděpodobnosti rozptylu byl pouhých 226,5 dílů na miliardu, s přesností 9,3 dílů na miliardu. To odpovídá zjištění, že dva jinak identické Mount Everesty se liší výškou podle tloušťky mince dolaru - s přesností až na šířku lidských vlasů.
„Toto je nejmenší a nejpřesnější asymetrie, jaká byla kdy měřena při rozptylu polarizovaných elektronů od protonů,“ řekl Peter Blunden, fyzik z kanadské univerzity v Manitobě, který se studie nezúčastnil. Měření, dodal, je působivý úspěch. Navíc ukazuje, že v honbě za novou fyzikou mohou tyto experimenty s relativně nízkou energií konkurovat výkonným urychlovačům částic, jako je Velký hadronový kluzák poblíž Ženevy, uvedl Blunden.
I když se ukázalo, že slabý náboj protonu je do značné míry to, co standardní model říkal, že by to bylo, naděje na nalezení nové fyziky se jednoho dne neztratí. Výsledky jen omezují, jak by tato nová fyzika mohla vypadat. Smith například řekl, že vylučují jevy zahrnující interakce elektron-proton, ke kterým dochází při energiích pod 3,5 teraelektronového napětí.
Přesto by bylo mnohem více vzrušující, kdyby našli něco nového, řekl Smith.
„Byl jsem zklamaný,“ řekl Live Science. "Doufal jsem, že dojde k nějaké odchylce, signálu. Ale ostatní lidé se ulevili, že jsme nebyli daleko od toho, co předpovídal Standardní model."
