Создание самого большого кварка позволило раскрыть тайну 20-летней давности

Истинные кварки являются самыми тяжелыми из всех частиц этого класса, кроме того, они являются главными составляющими частями абсолютно всей материи. Несмотря на это их практически невозможно отделить от материи при обычных условиях и для того, чтобы изучить их характеристики, свойства и поведение, ученые должны создавать их искусственно. В большинстве случаев истинные кварки создаются в недрах мощных ускорителей при столкновениях частиц, летящих на сверхвысоких скоростях, а само это событие происходит один раз на миллиарды и триллионы таких столкновений.

После почти 20 лет исследований в области изучения истинных кварков, ученые, работавшие на ускорителе Tevatron Национальной лаборатории имени Ферми, нашли еще один способ "производства" истинных кварков, который, правда, пока еще не содержит под собой достаточной экспериментальной и теоретической доказательной базы. Для того, чтобы обнаружить новый метод получения кварков ученым потребовалось провести около 500 триллионов столкновений частиц и скрупулезно проанализировать все собранные при этом данные. "Это - очень редкое явление, и поэтому его изучение столь увлекательно" - рассказывает Дмитрий Денисов, ученый-физик из лаборатории Ферми.

Согласно теории, определяемой Стандартной Моделью физики элементарных частиц, должно существовать три различных способа получения истинных кварков. Два способа были продемонстрированы учеными в 1995 и 2008 году соответственно. Первый из этих способов работает за счет сил сильных взаимодействий, возникающих при столкновении протона с его антиподом, антипротоном. Способ, продемонстрированный в 2008 году, и открытие, сделанное в 2014 году, указывают на то, что истинные кварки могут получаться в результате воздействий сил слабых взаимодействий.

Следует отметить, что сделанное учеными открытие позволяет еще раз подтвердить истинность существующей Стандартной Модели, которая определяет то, что истинные кварки могут быть получены при использовании двух сил различной природы, сил слабых и сильных взаимодействий.

"Это очень важно, что обе фундаментальных силы, слабая и сильная, могут быть использованы для получения истинных кварков" - рассказывает Денисов, - "Сделанное нами открытие пока имеет отношение лишь к фундаментальной физике, но в будущем оно может стать основой более практических вещей, к примеру, новых методов получения энергии".

Столкновения частиц, при которых был обнаружен третий способ получения истинных кварков, проводились на ускорителе Tevatron вплоть момента до его остановки и закрытия, произошедшего в 2011 году. Но новые данные были опубликованы только недавно, точнее 24 февраля 2014 года, после нескольких лет углубленного анализа огромных объемов данных, собранных при помощи ускорителя.

http://www.popsci.com/article/science/scientists-make-largest-quark-solving-20-year-mystery

Идеально круглая форма электрона - ставит под вопрос всю Суперсимметрию?

Исследователи, работающие с Большим адронным коллайдером, расширяют границы физики, сталкивая элементарные частицы – но группа ученых из Йеля и Гарварда пошла другим путем. Они ищут экзотические частицы, работая с электронами, попутно подкладывая мину под некоторые фундаментальные физические концепции. Проведя максимально точное измерение электронов, физики обнаружили: их идеально круглая форма ставит под вопрос всю модель Суперсимметрии.

Суперсимме́трия или симме́трия Ферми — Бозе́ — гипотетическая симметрия, связывающая бозоны и фермионы в природе. Абстрактное преобразование суперсимметрии связывает бозонное и фермионное квантовые поля, так что они могут превращаться друг в друга. Образно можно сказать, что преобразование суперсимметрии может переводить вещество во взаимодействие (или в излучение), и наоборот.

По состоянию на середину 2013 года суперсимметрия явлась физической гипотезой, не подтверждённой экспериментально. Совершенно точно установлено, что наш мир не является суперсимметричным в смысле точной симметрии, так как в любой суперсимметричной модели фермионы и бозоны, связанные суперсимметричным преобразованием, должны обладать одинаковыми массой, зарядом и другими квантовыми числами (за исключением спина). Данное требование не выполняется для известных в природе частиц. Предполагается, тем не менее, что существует энергетический лимит, за пределами которого поля подчиняются суперсимметричным преобразованиям, а в рамках лимита — нет. В таком случае частицы-суперпартнёры обычных частиц оказываются очень тяжёлыми по сравнению с обычными частицами. Поиск суперпартнёров обычных частиц — одна из основных задач современной физики высоких энергий

Опираясь на нее, физики делают предсказания относительно будущих экспериментов, хотя и знают о ее несовершенствах.

Суперсимметрия – просто лучшая из доступных нам, достаточно близкая к реальности, чтобы выступать в качестве полезного научного инструмента.

Современные физики-теоретики (в ЦЕРНе и других местах) активно исследуют «слабые места» Стандартной модели. Одним важных ее потенциальных дополнений и является гипотеза Суперсимметрии: у каждой элементарной частицы есть суперпартнер, обладающей одинаковой массой, зарядом и другими квантовыми числами, но противоположным спином.

Наблюдая за электронами, именно эти частицы искали участники проекта ACME.

Они измеряли особый тип деформации – электрический дипольный момент. Если бы электроны взаимодействовали с множеством частиц, существование которых предсказывает теория суперсимметрии, их форма менялась бы очень сильно. Они были бы скорее похожи на яйцо, чем на шар.

Но американские ученые не нашли никаких следов деформации: электроны оказались идеальными сферами.

Рис. 1.

Что это значит?

Отсутствие ожидаемых деформаций говорит о том, что гипотетических частиц просто не существует – и суперсимметрия оказывается «неработающей гипотезой». Или же эксперимент сам по себе прошел с ошибками.

Исследователи настаивают на том, что их наблюдения отличает высочайшая точность. Источником электронов для их эксперимента была полярная молекула моноксида тория, которая увеличивает электрический дипольный момент. Если бы электрон был размером с Землю, то эксперимент обнаружил бы на нем деформацию на уровне человеческого волоса.

Так что гладкие контуры электрона говорят о том, что квантовый «суп» субэлементарных частиц гораздо более причудлив, чем нам кажется.

ExtremeTech