Физиците от колаборацията LHCb в Големия адронен колайдер на ЦЕРН съобщиха за наблюдение, което учените търсят от повече от четири десетилетия. За първи път са регистрирани експериментални доказателства за изключително рядко разпадане на частица, което се случва само веднъж на 10 милиарда събития – шанс значително по-малък от вероятността за спечелване на лотарията.

Откритието, представено на 3 ноември на научен семинар и в предпечатна публикация в arXiv, може да е поредната крачка към решаването на най-големите неразрешени въпроси на съвременната физика, съобщава Science Alert.

На прицел е така наречената „зептовселена“ – мащаб, в който може да се крият все още неоткрити частици и сили. Става дума за разстояния от порядъка на зептометри – хиляди трилиони пъти по-тънки от човешки косъм – и квантови процеси, протичащи в невъобразимо кратки интервали от време.

Именно тази крайна чувствителност LHCb успява да постигне след неотдавнашна модернизация, която рязко повиши честотата на засичане на сблъсъци между частици, както и благодарение на техники за машинно обучение, които помагат да се отдели сигналът от шума.

Частицата, която е в центъра на откритието, се нарича Bd мезон. Тя е съставена от 2 вида кварки – „красив“ (beauty) кварк и „долен“ (down) антикварк. Кварките идват в шест разновидности, или „аромата“. Два от тях – горният и долният – образуват в тройки протоните и неутроните, от които е изградена цялата познаваема ни материя.

Останалите кварки са по-екзотични, но именно те са ключ към най-големите космологически загадки. „Красивите“ кварки например са били изобилни в първите мигове след Големия взрив – още когато Вселената е била на стотна от милиардната част от секундата – но в природата днес практически липсват.

За да ги изучи, LHCb буквално ги създава от нулата, сблъсквайки протони с почти светлинна скорост. При подобен сблъсък се ражда мимолетен поток от екзотични частици, сред които „красиви“ кварки и „долни“ антикварки, които почти мигновено се обединяват под действието на силната ядрена сила и образуват Bd мезоните.

Самите резултати обаче на този етап потвърждават, а не оборват Стандартния модел – теорията, която описва голяма част от познатата физика, но не успява да обясни тъмната материя или защо след Големия взрив е оцеляла леката асиметрия между материята и антиматерията, която е позволила съществуването на Вселената такава, каквато я познаваме.

Както самите автори формулират заключението си, „всички резултати са в съответствие с очакванията на Стандартния модел и поставят ограничения върху приносите на нова физика при енергийни мащаби, недостъпни чрез директно производство в LHC“.

С други думи, дори и революция да предстои, тя най-вероятно ще дойде не чрез директно откриване на нова частица, а чрез дребни отклонения в редки процеси – именно по начина, по който в миналото са били регистрирани първите знаци за съществуването на „чаровния“ и „горния“ кварк. Последният, за справка, тежи колкото цял атом злато.

„Да видим за първи път ясни доказателства за това изключително рядко разпадане беше вълнуващо. Ние вече чукаме на вратата на зептовселената. Нямам търпение да видим какво ще открием, докато навлизаме по-дълбоко“, обобщи Хари Клиф, физик на частиците в Университета в Кеймбридж.