Teensy-tiny, kuantum aleminin dünyasının en sevdiği lezzet olabilir.
Tabii ki itty-bitty dondurma külahlarından bahsetmiyoruz. Parçacıklar dünyası "tatlar" olarak adlandırılan üç kampa ayrılmıştır (nedenini sormayın). Örneğin, elektronlar bir lezzeti temsil eder ve neredeyse aynı özelliklere sahip iki farklı parçacık vardır, muon ve tau, kendi lezzetlerine sahiptir. Üç lezzetin de eşit düzeyde olması gerektiğinden uzun süredir şüpheliyiz - ancak kanıtlanmadı.
Ancak, ne yazık ki, yıllarca süren çarpıştırıcı deneyleri, belki de her şeyin eşit düzeyde olmadığını öne sürüyor.
Bu deneylerin sonuçları hala belirsizdir ve Standart Model adı verilen parçacık fiziği incisinde bir çatlağın kesin olarak keşfedildiğini iddia edecek kadar önemli değildir. Ancak, sonuçlar devam ederse, karanlık maddeden evrenin kökenlerine kadar her şeyi anlamak için bir geçit açabilir. Modern fizikteki büyük çözülmemiş problemleri biliyorsunuz.
Standart tatlar
Parçacık fiziğinin Standart Modeli, on yıllar boyunca dünya çapındaki deneylerden başarılı testler geçirerek yüce hüküm sürmektedir. Bu teori, evrenin dört temel kuvvetinden üçünü - elektromanyetizma, güçlü nükleer ve zayıf nükleer - tek bir kuantum bayrağı altında birleştiriyor. Hepsi, tüm bilimdeki en iyi test edilmiş teori olduğunu ve çok çeşitli temel etkileşimleri açıklayabildiğini söyledi.
Başka bir deyişle, Standart Model ile uğraşmazsınız.
Yine de, atomaltı dünyanın bu resminin mükemmel olmaktan çok uzak olduğunu biliyoruz. Sadece birkaç örnek vermek gerekirse, nötrino kitlelerini açıklamaz veya karanlık madde hakkında bize bir ipucu vermez. Fizikçilerin ezici çoğunluğu, şimdiye kadar bilinmeyen, Standart Modelin açıklayabildiği her şeyi ve yapamayacağı şeyleri kapsayan başka bir teori olduğuna inanıyor.
Sersemletici şey, teorinin neye benzediğini veya hangi tahminleri yapabileceğini bilmememizdir. Yani sadece yaşamın, evrenin ve aradaki her şeyin tam cevaplarını bilmiyoruz, aynı zamanda bu cevapları nasıl alacağımızı da bilmiyoruz.
"Daha İyi Bir Teori" nin ipuçlarını bulmak için araştırmacılar, Standart Modelin herhangi bir kusurunu veya yanlış tahminini arıyorlar - bu teorideki bir çatlak belki de daha büyük bir şeyin kapısını açabilir.
Standart Modelin birçok tahmininden biri, elektronlar veya kuarklar gibi küçük, yalnız parçacıklar olan leptonların doğası ile ilgilidir. Leptonlar olarak bilinen üç sınıfa ayrılır nesiller veya tatlar hangi fizikçiye sorduğunuza bağlı olarak. Farklı aromalara sahip parçacıklar, farklı kütlelere sahip olmaları dışında aynı özelliklerin tümünü paylaşacaktır. Örneğin, elektron, muon ve tau parçacığının hepsi aynı elektrik yüküne ve spinine sahiptir, ancak muon elektrondan ağır basar ve tau daha da fazladır - farklı tatlara sahiptirler.
Standart Model'e göre, elektronun bu üç aroması tamamen aynı şekilde davranmalıdır. Temel etkileşimler bunların her birini eşit olasılıkla üretmelidir; doğa sadece aralarındaki farkı söyleyemez, bu yüzden bir lezzeti diğerine tercih etmez.
Üç lezzet söz konusu olduğunda, doğa Napoliten yaklaşımını benimser: hepsi.
Güzel bir sonuç
Yine de hepsi bu teori ve bu yüzden test edilmelidir. Yıllar boyunca, CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve BaBar tesisinde yapılanlar gibi, temel parçacıkların büyük çarpışmalarda birlikte parçalandığı çeşitli deneyler. Bu çarpışmalardan ortaya çıkan parçacıklar, doğanın en derin seviyelerde nasıl çalıştığı hakkında ipuçları sağlayabilir. Ve bu çarpışmaların bazıları, doğanın bir lepton lezzetini diğerlerine karşı sevip sevmediğini görmek için tasarlanmıştır.
Özellikle, alt kuark adı verilen bir tür parçacık, leptonlara çürümekten hoşlanır. Bazen elektron olur. Bazen bir müon. Bazen bir tau. Ama ne olursa olsun, her üç çeşidin de enkazdan ortaya çıkma şansı eşit.
Fizikçiler, yüz milyonlarca bu tür alt kuark çürümelerini toplamayı başardılar ve birkaç yıl önce verilerde garip bir şey ortaya çıktı: Doğa, bu etkileşimlerde diğer leptonlardan biraz daha fazla tau parçacıklarını tercih ediyor gibiydi. Bununla birlikte, istatistiksel olarak anlamlı değildi, bu yüzden bu sonuçları sadece istatistiksel bir fluke olarak uzaklaştırmak kolaydı; belki de her şeyin bitmesi için yeterince çarpışma yapmadık.
Ancak yıllar geçtikçe, İspanya'daki Valencia Üniversitesi'nden fizikçi Antonio Pich'in Kasım ayında arXiv ön baskı veritabanında yayınlanan bu araştırmanın bir incelemesine dikkat çektiği için sonuç sıkıştı. Tau parçacığının belirgin kayırmacılığı söz konusu olduğunda doğa oldukça inatçı görünüyor. Sonuç hala kesin değil, ancak yıllar boyunca ve farklı deneyler arasındaki kalıcılığı gerçek bir kafa çizici için yapılmış.
Standart olmayan model
Standart Modelde, leptonların farklı lezzetleri, Higgs bozonu ile etkileşimleri yoluyla… iyi, lezzetini… elde eder: Higgs ile ne kadar lezzet etkileşirse kütlesi de o kadar büyük olur. Ancak aksi takdirde doğa aralarında ayrım yapmaz, bu nedenle tüm lezzetlerin tüm etkileşimlerde eşit görünmesi gerektiği öngörüsü.
Ancak bu sözde "lezzet anomalileri" gerçekten sadece veri toplamadaki bir hata değil, evrenimizin gerçek bir özelliğiyse, doğanın neden elektron veya müondan daha fazla tau parçacığıyla ilgilenmesi gerektiğini açıklamak için bir yola ihtiyacımız var. Bir olasılık, bir elektron ve muon kütlesini sağlamak için, diğeri de özellikle tauya düşkün olan ve etkileşimlerin daha sık ortaya çıkmasına izin veren bir çeşit Higgs bozonunun olabileceğidir.
Başka bir olasılık, henüz deneylerde görmediğimiz tau parçacıklarıyla konuşan ekstra parçacıklar olmasıdır. Ya da belki de doğayı sadece lepton reaksiyonlarının fısıltılarıyla ortaya çıkaran bazı temel simetri vardır - başka bir deyişle, sadece bu belirsiz, nadir etkileşimlerde ortaya çıkan yeni bir doğa gücü.
Kanıt çubuğu elde edene kadar (şu anda, bu farkın istatistiksel önemi yaklaşık 3-sigma civarındadır, bu da bu sonucun sadece bir fluke olma şansını% 99.3 olarak gösterirken, parçacık fiziği için "altın standart" 5-sigma'dır, veya% 99.97), kesin olarak bilemeyiz. Ancak kanıtlar sıkılaşırsa, bu yeni içgörü potansiyel olarak Standart Modelin ötesinde yeni fizik bulmak için kullanabiliriz, şu anda açıklanamayan, örneğin çok erken evrenin fiziği veya halkanın ne olup bittiğini açıklama olasılığını açabiliriz. karanlık madde ile.
