Физики БАК готовятся представить новую частицу

На текущий момент есть лишь пара не самых уверенных сигналов, но физики уже начинают поговаривать о возможности того, что ряд наблюдений Большого адронного коллайдера (БАК) в прошлом декабре приведет нас к целой новой области физики. Эти сигналы указывают на новую частицу, которая в случае своего существования ставит под вопрос наше доверие к Стандартной модели физики. Да-да, той самой, которую окончательно подтвердил БАК всего четыре года назад. Возможно, Европейская организация ядерных исследований, ЦЕРН, с помощью своего массивного коллайдера сначала подтвердила Стандартную модель, а теперь ее уничтожит.

Интересные сигналы показались невероятно энергетическими и вызвали мощные всплески в данных. Эти всплески, обнаруженные независимо двумя инструментами БАК, показались на внушительных 750 гигаэлектронвольт (ГэВ); для сравнения: бозон Хиггса обнаружили при энергии в 125 ГэВ, а текущий рекорд удерживает топ-кварк с энергией 172 ГэВ. Мягко говоря, это неожиданно. Но поскольку аномалия была замечена в нескольких местах, эта загадка нуждается в решении.

Специфику этой загадочной частицы на текущий момент нельзя обсуждать даже приблизительно, но, независимо от того, какой она окажется в итоге, она определенно не будет похожа на компоненты Стандартной модели. Самые любопытные предположения о ней включают все, что Стандартная модель в настоящее время не объясняет — по большей части темную материю. И хотя слабо взаимодействующие массивные частицы (вимпы) или темную материю не ожидают найти в диапазоне 750 ГэВ, шаткая теоретическая основа для такого открытия есть.

Забавно и то, что конкретно этих всплесков физики CERN вообще не искали. Обычно в «добаковских» исследованиях частицы вроде таких находились по конкретно спрогнозированным всплескам данных — выстраивались целые модели, способные найти такие данные. Но теперь, благодаря высоким энергиям столкновений на БАК и способности коллайдера извлекать колоссальные цифры из таких столкновений, он может находить много побочных и незапланированных событий в массивах данных. CERN в большей степени следует традициям школы теоретической физики в стиле «давайте просто попробуем и посмотрим, что будет», чем кто-либо другой до нее.

БАК — это, в первую очередь, инструмент, который производит неожиданные факты. Поскольку не всем наблюдениям нужны ожидания и прогнозы для успеха. БАК просто набирает энергию столкновений — и будь что будет. Возможно, мы найдем гравитон или другую, совершенно непредсказуемую частицу. Все возможно.

Стоит также иметь в виду, что будущие столкновения на БАК аннулируют обнаруженные данные и уничтожат идею нахождения частиц в этом диапазоне; поскольку частицу не ожидали найти, ее наблюдение не рассматривается как конечный результат. Ученые просто будут анализировать всплески данных и предлагать возможные объяснения — включая простой сбой оборудования — с целью их дальнейшей проверки.

Также возможно, что БАК все же даст положительные результаты в этом ключе. Его новая обновленная максимальная энергия составляет 13 ТэВ, позволяя проводить невиданные ранее столкновения.