|  | 15 мая 2015 | Новости науки и техники

В Большом Адроном Коллайдере зарегистрирован чрезвычайно редкий вид распада одной из экзотических частиц

Большой Адронный Коллайдер


Открытие бозона Хиггса, которое в 2012 году сделали физики Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие на самом мощном ускорителе частиц, Большом Адроном Коллайдере (БАК), стало триумфом для ученых, занимающихся фундаментальной физикой и Стандартной Моделью физики элементарных частиц. Эта Стандартная Модель определяет, как формируются все элементарные частицы, как они ведут себя и каким образом они распадаются на другие элементарные частицы. И до сих пор в Стандартной Модели достаточно точно описываются все процессы и явления, наблюдаемые учеными.

Однако, ни для кого не является тайной, что существующая Стандартная Модель далека от полноты. В ней отсутствуют частицы, которые можно причислить к частицам неуловимой темной материи, в Модели не содержится никаких объяснений, почему во Вселенной присутствует больше обычной материи, нежели антиматерии, и отсутствует описание механизмов, за счет которых частицы нейтрино приобретают массу.

Обнаружение новых видов частиц, которые не существуют в рамках Стандартной Модели, служит еще одним подтверждение ее неполноты и признаком того, что современная наука уже готовится ступить за рамки этой модели. Но для этого не обязательно найти саму экзотическую частицу, выходящую за рамки Стандартной Модели, в некоторых случаях достаточно зарегистрировать необычный распад одной из известных частиц, который также не вписывается в рамки модели.

И совсем недавно ученые сразу двух экспериментов БАК, LHCb и CMS, объявили о том, что им удалось идентифицировать один из видов необычных распадов, проанализировав данные, собранные на коллайдере за 2011 и 2012 года. Но, как это не странно, данный распад происходит при условиях и показателях, которые полностью соответствуют Стандартной Модели.

Вышеупомянутый распад является распадом частиц, называемых нейтральными B-мезонами, которые состоят из b-антикварка, частицы, которая весит в четыре раза больше, чем протон. В нейтральных B-мезонах антикварк соединен со вторым кварком, странным или нижним, так что, по сути B-мезон весьма напоминает экзотический более тяжелый вариант нейтрона.

Распад B-мезонов


B-мезоны могут распадаться несколькими различными путями, наиболее распространенный из которых завершается образованием единственного мюона (более тяжелого "родственника" электрона) и нейтрино. Но существует очень редкий вид распада, который затрагивает самую тяжелую частицу в составе B-мезона, и в результате которого на свет появляется мюон и антимюон. Стандартная Модель определяет, что такой путь распада B-мезона - это крайне редкое явление, которое происходит приблизительно четыре раза на миллиард распадов нейтральных B-мезонов одного вида, и один раз на 10 миллиардов распадов нейтральных B-мезонов второго вида.

Принимая во внимание цифры, указанные чуть выше, поиск таких видов распада B-мезона является весьма тяжелым и кропотливым занятием, занимаясь которым необходимо отфильтровать огромное количество других видов распада, оставив только те, которые приводят к возникновению комбинации мюон-антимюон. Но, у коллайдера имеется датчик LHCb, одной из специализаций которого является изучение B-мезонов, и данные от этого датчика, объединенные с данными, собранными другим датчиком, CMS, все же позволили выявить случаи уникального вида распада.

Нейтральные B-мезоны живут достаточно долго для того, чтобы переместиться на несколько сантиметров от места столкновения лучей протонов в ускорителе, а два мюона, получающиеся во время редкого распада, являются достаточно "разборчивой" подписью этого события. Но, для того, чтобы выявить случаи таких событий, ученым пришлось провести достаточно большое количество расчетов математических моделей, на результатах которых было произведено обучение специализированного аналитического программного обеспечения.

Случая обычного распада B-мезонов были зарегистрированы со значением среднеквадратичного отклонения более шести сигм при уровне, абсолютно совпадающем с теоретическим уровнем Стандартной Модели. Но случаи уникальных распадов, которых насчиталось в сумме около сотни, имели среднеквадратичное отклонение порядка 3.2 сигмы, чего пока еще недостаточно для того, чтобы считать это достоверным открытием. Темп обнаружения случаев уникального распада B-мезонов немного превышает теоретическое значение, но пока еще укладывается в рамки Стандартной Модели.

К сожалению, в полученных учеными результатах нет признаков существования "потусторонней" физики, выходящей за рамки Стандартной Модели. Однако, более высокоэнергетические столкновения, которые начнут проводиться в скором времени на коллайдере, могут выявить неизвестные тяжелые частицы, которые могут быть частицами темной материи, которые в чем-то будут подобны истинным кваркам и наличие которых увеличит количество случаев редких видов распадов известных частиц. И исследователи, получив экспериментальные данные о разнице между теоретическим и практическом количестве случаев уникальных распадов, уже имеют на руках некоторые подсказки касательно направления, в котором им нужно "копать" далее.




Ключевые слова:
Большой, Адронный, Коллайдер, Эксперимент, LHCb, CMS, Датчик, Мезон, Распад, Кварк, Мюон, Стандартная, Модель

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • В данных эксперимента LHCb Большого Адронного Коллайдера обнаружены возможн ...
  • Поведение некоторых субатомных частиц бросает вызов Стандартной Модели
  • Эксперименты на Большом адроном коллайдере проливают свет на некоторые зага ...
  • Эксперименты, проведенные на Большом адронном коллайдере, наносят удар по т ...
  • В ходе экспериментов на БАК получены экзотические частицы антивещества.




  • 15 мая 2015 11:55
    #1 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Насколько бы не было совершенным оборудование этого (и последующих) адронного коллайдера, в силу своих конструктивных особенностей и неизбежных технологических погрешностей, ученым никогда не удастся обеспечить идеальную геометрию траектории, по которой разгоняется та или иная частица. Столкновение одной и той же частицы может быть, в первом случае «лобовым», во втором более или менее «касательным» – а значит и выделенная при столкновении энергия, будет разниться. Вот здесь и открывается безграничное поле деятельности для ученых фантазеров в отношении экзотики неизвестных частиц, частиц неуловимой темной материи и т.д. Существует физический предел, за который ни человек, ни созданное им оборудование выйти не может.
        
    15 мая 2015 12:28
    #2 Написал: Akronix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 90
    Джон,
    Позвольте поинтересоваться, а кто этот "предел" установил?
        
    15 мая 2015 12:52
    #3 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Akronix, Природа.
        
    15 мая 2015 18:20
    #4 Написал: Akronix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 90
    Джон,
    Не слыхал о таких пределах. Видимо вам природа нашептала о них.
        
    15 мая 2015 20:35
    #5 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Akronix, Просто у меня нет времени восполнять ваши информационные и познавательные пробелы в этой области. Если вы щупали молодух во время лекций по физике элементарных частиц или астрофизике, - я вас пойму. Но если у вас просто "чухается" под мочками пальцев, нажимающих по клавиатуре - извините...:)
        
    15 мая 2015 21:43
    #6 Написал: obukhov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Без вопросов, ясно дело что чувак с dailytechinfo.org круче парней, проводящих эксперименты на БАКе))
        
    15 мая 2015 23:44
    #7 Написал: aleksey1964

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Существует физический предел, за который ни человек, ни созданное им оборудование выйти не может.



    пределов вообще нет есть остановка движения
        
    16 мая 2015 09:01
    #8 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3873
    Цитата: Akronix
    Не слыхал о таких пределах

    Цитата: aleksey1964
    Существует физический предел

    Точнее сказать несколько таких пределов и ограничений
    - Стандартный квантовый предел
    - Планковская длина, масса, время и почие...


    --------------------
        
    16 мая 2015 11:18
    #9 Написал: radio

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: FomaNeverujuwij
    Точнее сказать несколько таких пределов и ограничений
    - Стандартный квантовый предел
    - Планковская длина, масса, время и почие...

    Чтоб дойти до этих пределов, придётся строить планетарный коллайдер.
        
    16 мая 2015 13:42
    #10 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3873
    Цитата: radio
    придётся строить

    Тот же ЦЕРН уже начинает думать о чем-то подобном, правда не в планетарном масштабе, а чуть поменьше, но все-равно больше БАК-а. Пруф


    --------------------
        
    19 мая 2015 04:11
    #11 Написал: zz_tyk

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Интересно... Построить самое большое, чтобы разобраться как работает самое маленькое smile.
    ------------
    Интересная мысль, согласующаяся с выводами многих людей, записана более 3000 лет назад в Библии: «...Я видел дела, какими Бог дал заниматься людям. 11Он сделал всё прекрасным в своё время. И хотя он вложил вечность в сердца людей, они никогда не смогут постичь всех дел, которые совершает истинный Бог, от начала до конца.» (Экклезиаст 3:10, 11).
    Но некоторые, как мы видим, смогут. И это хорошо )..
        
    24 мая 2015 16:07
    #12 Написал: neofitus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: Джон
    Насколько бы не было совершенным оборудование этого (и последующих) адронного коллайдера, в силу своих конструктивных особенностей и неизбежных технологических погрешностей, ученым никогда не удастся обеспечить идеальную геометрию траектории, по которой разгоняется та или иная частица. Столкновение одной и той же частицы может быть, в первом случае «лобовым», во втором более или менее «касательным» – а значит и выделенная при столкновении энергия, будет разниться. Вот здесь и открывается безграничное поле деятельности для ученых фантазеров в отношении экзотики неизвестных частиц, частиц неуловимой темной материи и т.д. Существует физический предел, за который ни человек, ни созданное им оборудование выйти не может.


    Почитайте Игоря Иванова на Элементах. У него всё очень толково описано про физику элементарных частиц. Физики не стремятся к "идеальным" столкновениям. Любое изучение элементарных частиц носит статистический характер. К тому же в силу квантовой механики вообще невозможно сказать было столкновение лобовым или касательным. Принцип неопределенности Гейзенберга это запрещает. Грубо говоря элементарная частица не имеет определенного положения абсолютно точного положения в пространстве, она как бы "размазана" по некоторому объёму.И в добавок является ещё и волной.
        
    25 мая 2015 15:14
    #13 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    neofitus - Рекомендую и вам, еще раз, внимательно, прочитать мой комментарий.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.