Получено очередное подтверждение существования физики за пределами Стандартной модели

Эволюция вещества Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва.

Недавно вышла биографическая книга Жаклин и Симона Миттон: «Вера Рубин: Жизнь». Рубин активно печаталась с 1962 по 2005 год и знаменита своими скрупулезными наблюдениями удаленных объектов, находящихся за пределами нашей галактики Млечный Путь. Она первая получила неоспоримые данные существования темной материи и энергии, объясняющие расширение (экспансию) Вселенной.

Эти реалии пока не может объяснить так называемая Стандартная модель (СМ). В ее основе – известные виды излучений (альфа, бета и гамма) и «стандартный» набор возникающих частиц, массу которым придает бозон Хиггса. Последний был открыт сначала «на кончике пера», а затем и при столкновениях пучков элементарных частиц в подземной вакуумной трубе Большого адронного коллайдера (LHC, Large hadron collider) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН).

Надо сказать, что теоретическую возможность «вылетания» альфа-частиц предсказал Георгий Гамов, предположивший возможность туннельного тока, причем идея много позже реализовалось в создании сканирующего туннельного микроскопа. Источники мощнейших гамма-всплесков (GRB – Gamma Ray Bursts) были открыты в глубинах космоса, подтвердив реальность черных дыр. Бета-распад тоже преподнес свой сюрприз – нарушение четности (PV – Parity Violation): сотрудниками Института стандартов и мер в Вашингтоне было показано, что левозакрученных электронов, вылетающих из ядра, больше, чем правых. Следует отметить, что атомное violation имеет прямое отношение к зарождению жизни на Земле, которая основана на левозакрученных аминокислотах и правозакрученных сахарах нуклеиновых кислот.

Но уже относительно давно физики знают, что существует и редкий продукт в виде В-частицы, которая распадается на два мюона. Мюоны – это частицы, которые хотя и относятся к легким лептонам, но все же раз в 200 тяжелее электрона, который, в свою очередь, в 1840 раз легче протона. Считается, что В-частица возникает из нижнего (bottom) антикварка, который связан со странным (strange) антикварком.

Вопросы описания процессов с кварками, существование которых обосновал Мюррей Гелл-Манн, весьма сложные. Энергии физических ускорителей не хватает на то, чтобы выделить их в свободном виде (уж очень крепко они удерживаются в ядре «клейкими» глюонами). Считается, что кварк-глюонная плазма – это состояние Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва, то есть в момент рождения Вселенной.

Эмуляция работы детектора LHCb в ЦЕРНе. Иллюстрации Physorg

Открытие, если оно подтвердится после апгрейда детектора LHCb, открывает перспективу познания Вселенной, 95% которой состоят из того, что науке неизвестно, – темной материи и темной энергии. СМ постулирует, что электроны и мезоны взаимодействуют с четырьмя известными в природе силами (электромагнитное, слабое, сильное, гравитационное) одинаковым образом. Поэтому beauty-кварк, фиксируемый детектором LHCb, должен порождать мезоны так же часто, как и электроны. Неравенство частоты образования частиц с разной массой и энергией свидетельствует о том, что ученые увидели верхушку айсберга новой физики, существующей за пределами СМ.

Что это может дать в будущем, сейчас трудно даже предположить. Квантовая физика, порождение 20-х годов прошлого века, привела сначала к созданию лазеров и мазеров, потом – высокотемпературных сверхпроводников, компьютерной и магниторезонансной томографии и многого другого, не говоря уже об оптоволоконной связи.