Стандартная модель

Стандартная модель физики элементарных частиц, или просто Стандартная модель, — теоретические рамки в физике, которые наиболее точно и удачно описывают текущее положение элементарных частиц, их значения и поведение. Стандартная модель не является и не претендует на звание «теории всего», поскольку не объясняет темную материю, темную энергию и не включает гравитацию. Постоянные подтверждения Стандартной модели, на зло альтернативной модели суперсимметрии, появляются на Большом адронном коллайдере. Впрочем, не все физики любят Стандартную модель и желают ей скорейшей кончины, ведь это может потенциально привести к развитию более общей теории всего, объяснению черных дыр и темной материи, объединению гравитации, квантовой механики и общей теории относительности.

Что отсутствие новых частиц означает для физики?

Физика

Физики Большого адронного коллайдера в Европе испытали свойства природы на самых высоких энергиях в истории и не нашли ничего особенного: совсем ничего нового. Такого, пожалуй, 30 лет назад, когда проект только задумывался, не мог предвидеть никто. Печально известный «двухфотонный пик», который появился в данных в декабре, исчез бесследно: оказался скорее статистической флуктуацией, нежели новой фундаментальной частицей. По сути, столкновения на ускорителем на текущий момент не выявили ничего, кроме каталогизированной, но неполной Стандартной модели физики элементарных частиц. Среди осколков столкновений физики не нашли никаких частиц, которые могли бы объяснить темную материю, оказаться братьями и сестрами бозона Хиггса, никаких дополнительных измерений, никаких лептокварков… и никаких суперсимметричных частиц, которые дополнили бы наши уравнения и удовлетворили бы принципу «естественности», который может лежать в основе всех законов природы.

Читать далее

Отбой: на БАК не нашли новую частицу

CERN

Подтверждено официально: намеки, указывающие на возможную экзотическую новую частицу на Большом адронном коллайдере в Швейцарии, испарились. Об этом заявили вчера на конференции физиков в Чикаго. Все началось в декабре прошлого года, когда физики двух коллабораций БАК объявили, что нашли загадочные следы экзотической частицы, не предсказанной Стандартной моделью физики элементарных частиц — возможно, более тяжелого братца бозона Хиггса или неуловимого гравитона, квантового переносчика гравитации. Ни одна из групп не смогла привести достаточно веские доказательства открытия, но обе сообщили об обнаружении сигнала на одном и том же участке в данных. В попытке объяснить возможную частицу, работы ученых полились рекой.

Читать далее

Где прячется новая физика?

Стандартная модель

Шел 2016 год, физики работали не покладая рук. Четыре года назад БАК подтвердил существование бозона Хиггса, предсказанного Стандартной моделью. Все шло к тому, что БАК должен найти и другие новые частицы — сама природа, казалось, требовала их. Но все данные, собранные учеными, лишь разбивали их мечты в пух и прах. Стандартная модель и общая теория относительности работают прекрасно, но физики чувствуют, что где-то есть подвох. Они думают, что эти теории неполные, не соотносятся одна с другой и порой приводят к парадоксам, лечения которым еще не нашли. Должно быть что-то еще. Но где искать?

Читать далее

Дразнящие данные с Большого адронного коллайдера не на шутку взволновали ученых

БАК

В конце прошлого года два разных инструмента на массивном субатомном ускорителе частиц, который нам известен как Большой адронный коллайдер (БАК), кое-что увидели. Никто не знает, чем был обусловлен всплеск данных — он взялся из пар протонов, которые сталкивались в детекторах в одно время с одной энергией. Изучая подобные столкновения в обратном направлении, физики выясняют подробности смерти и распада частиц покрупнее. Обычно.

Читать далее

Ученые впервые измерили силу взаимодействия между частицами антивещества

Физика

«Большой Взрыв — начало Вселенной — произвел вещество и антивещество в равных количествах. Но наш нынешний мир на это не похож. Антивещество чрезвычайно редкое. Это огромная загадка, — говорит Айхон Тан, физик из Брухейвена, участвующий в анализе данных, собранных детектором STAR коллайдера релятивистских ионов (RHIC). — И хотя эта загадка была известна десятилетиями, она и по сей день остается одной из крупнейших проблем науки, возникало мало догадок на эту тему. Все, что мы узнаем о природе антивещества, может теоретически внести вклад в разрешение этой задачи».

Читать далее

Мезон f0(1710) может быть глюонием, частицей из чистой ядерной силы

Глюбол

Термины, описывающие странный мир квантовой физики, стали довольно распространенными в нашем лексиконе. Кто, к примеру, не слышал о кварках, глюонах или о коте Шредингера? Вот вам еще одно название, которое нужно запомнить: глюоний. Эта долгожданная экзотическая частица, которую, по сообщениям, обнаружили ученые Венского технологического университета, отличается тем, что состоит полностью из глюонов. Другими словами, глюоний — это частица, состоящая из чистой силы.

Читать далее

Большой адронный коллайдер нанес еще один удар теории суперсимметрии

БАК

На днях теория суперсимметрии получила еще один удар от Большого адронного коллайдера (БАК). Новые данные сверхскоростного столкновения протонов представили новые доказательства субатомной деятельности, которые согласуются с основой Стандартной модели физики элементарных частиц.

Читать далее

Невидимую материю Вселенной могут объяснить темные пионы

Темная материя

Ученые предположили, что темная материя может быть своеобразной невидимой и неосязаемой версией пионов, типа мезона — категории частиц, состоящих из кварков и антикварков. Темная материя — это загадочная субстанция, которая, по мнению космологов, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Согласно новой теории, темная материя может напоминать уже известные частицы. Если она подтвердится, это может открыть окно в мир физики невидимой темной материи.

Читать далее

Когда технологии действительно новые: поиск физики за пределами Стандартной модели

Магнитный экран

Стандартную модель физики частиц иногда называют «теорией почти всего». Это лучший набор уравнений на сегодняшний день, описывающий фундаментальные частицы Вселенной и то, как они взаимодействуют. Тем не менее у этой теории есть бреши. Она не дает адекватного объяснения гравитации, не может объяснить асимметрию материи и антиматерии в юной Вселенной; частицы темной материи или темная энергия для нее вообще не существует.

Читать далее

БАК снова проверил Стандартную модель — увы, успешно

LHCb

Открытие бозона Хиггса было триумфальным для Стандартной модели, которая предсказала, как частица образуется, ведет себя и распадается во время столкновений в Большом адронном коллайдере. На самом деле, Стандартная модель точно предсказала почти все, что нам нужно было.

Читать далее

Если темная материя состоит из аксионов, мы можем найти их очень скоро

Темная материя

Наблюдая за галактикой Млечный Путь, мы узнали, что на каждый кубический метр пространства, даже тот, который занят вашим стулом, есть небольшое количество материи — примерно в 50 масс протона, — проходящей через него в каждый отдельно взятый момент времени. Но в отличие от частиц, которые составляют вас и ваш стул, эта материя не взаимодействует с миром. Она не отражает свет, не излучается твердыми объектами, проходит сквозь стены. Эта загадочная субстанция получила название «темная материя».

Читать далее

Физики пытаются объяснить странные столкновения частиц на БАК

LHCb

Аномалия, обнаруженная на Большом адронном коллайдере, побудила ученых пересмотреть математическое описание связанной с экспериментами физики. Изучая две силы, которые отличаются в повседневной жизни, но объединяются при экстремальных условиях в коллайдере (напоминающих условия после рождения Вселенной), они упростили одно из описаний взаимодействий элементарных частиц. Новый подход позволяет сделать особые предсказания событий будущих экспериментов БАК и других коллайдеров, которые помогут выявить «новую физику» и частицы или процессы, которые еще только предстоит открыть.

Читать далее

Бозон Хиггса указывает на неизвестную силу природы

БАК

В прошлом году CERN объявил об обнаружении новой элементарной частицы, бозона Хиггса. Но что, если на самом деле это не частица Хиггса, а просто похожая на нее? Возможно, она не одна такая. Расчеты показывают, что обнаруженная в прошлом году на ускорителе частиц CERN частица действительно является знаменитым бозоном Хиггса. Физики сходятся во мнении, что эксперименты CERN действительно нашли новую частицу, доселе невиданную. Однако международная команда ученых считает, что нет убедительных доказательств того, что эта частица — Хиггса.

Читать далее

Темная материя может оказаться массивной

Темная материя

Сообщество физиков тридцать лет искало и не нашло никаких доказательств того, что темная материя состоит из крошечных экзотических частиц. Физики-теоретики из Case Western Reserve University предложили ученым поискать кандидатов в привычном царстве Стандартной теории, которые, очевидно, будут более массивными.

Читать далее

Хиггсогенез: гипотетическая новая космологическая модель

Бозон Хиггса

Не так давно ученые заговорили о новой космологической модели, известной как «хиггсогенез» (Higgsogenesis). Документ с описанием новой модели был опубликован в журнале Physical Review Lettres. Термин «хиггсогенез» относится к первому появлению частиц Хиггса в ранней Вселенной, так же как бариогенез относится к появлению барионов (протонов и нейтронов) в первые моменты после Большого Взрыва. И хотя бариогенез — достаточно хорошо изученный процесс, хиггсогенез остается сугубо гипотетическим.

Читать далее

Открытие новой частицы улучшит наше понимание фундаментальных сил природы

Материя и антиматерия

Открытие новой частицы учеными из Университета Уорвика поможет нам более глубоко понять сильное взаимодействие, фундаментальную силу природы, найденную в протонах в ядре атома. Новый тип мезона, Ds3* (2860)ˉ, был обнаружен при анализе данных, собранных детектором LHCb на Большом адронном коллайдере.

Читать далее

Эксперимент NOvA по исследованию нейтрино начал работу

Ферми

Нейтрино — одни из самых неуловимых и интересных субатомных частиц, которые ученые пытаются изучать. Лучшее понимание этих крохотных, слабо взаимодействующих частиц может открыть новые области науки и помочь нам понять природу Вселенной. Пара объектов, расположенных на расстоянии 800 километров друг от друга на среднем западе США, могут стать первым шагом в этом процессе. Спустя пять лет строительства эксперимент NOvA готов к изучению нейтрино, пока они пролетают эти 800 километров в мгновение ока.

Читать далее

«Кризис спина протона» получил новое развитие

Атомы

У протонов есть постоянный спин, который является внутренним свойством частицы, подобно массе или заряду. Тем не менее «откуда берется спин» стало такой тайной, что ее назвали «кризисом спина протона». Изначально физики считали, что спин протона был суммой спинов трех составляющих его кварков. Но эксперимент 1987 года показал, что кварки могут составлять лишь небольшую часть спина протона, поднимая вопрос о том, где возникает остальная. Кварки внутри протона соединяются глюонами, поэтому ученые предположили, что, возможно, они способствуют появлению спина. Эта идея в настоящее время имеет поддержку ряда исследований, в ходе которых анализируются столкновения протонов на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, штат Нью-Йорк.

Читать далее

Излучение ранней Вселенной может быть ключом к важнейшим вопросам физики

Телескоп POLARBEAR

Астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего измерили мельчайшие гравитационные искажения в поляризованном излучении ранней Вселенной и обнаружили, что эти древние микроволны могут стать важнейшим космологическим испытанием общей теории относительности Эйнштейна. У этих измерений есть потенциал сузить оценочную массу неуловимых субатомных частиц, известных как нейтрино.

Читать далее

«Новая физика» бросает вызов Стандартной модели

Столкновение частиц

«Физика за пределами Стандартной модели» охватывает теоретические разработки, которые должны объяснить недостатки Стандартной модели, например, происхождение массы, нейтринные колебания, асимметрию материи и антиматерии, природу темной энергии и темной материи, а также те места, в которых Стандартная модель не согласуется с ОТО: сингулярность Большого Взрыва и горизонт событий черной дыры.

Читать далее

Подтвердят ли физики существование бозона Хиггса?

Коллайдер

4 июля 2012 года физики объявили о прорыве — открыта субатомная частица, соответствующая по характеристикам бозону Хиггса. Используя данные с двух экспериментов Большого адронного коллайдера — CMS и ATLAS — ученые обнаружили частицу с энергией, соответствующей теории.

Читать далее

Откроет ли бозон Хиггса путь к новой физике?

Бозон Хиггса

Что такое бозон Хиггса? И почему ученые бурно поприветствовали его открытие CERN в июле 2012 года? Почему ради него пришлось строить Большой адронный коллайдер? Дело в том, что физики полагали, что «выключение» бозона Хиггса — то есть частицы, отвечающей за массу материи — сделает возможным перемещения и путешествия со скоростью света. Ученый CERN Альберт де Роек сравнил открытие бозона Хиггса с открытием электричества, без которого мы не можем представить свою жизнь сегодня.

Читать далее

В Антарктиде впервые зафиксировали источники высокоэнергетичных нейтрино

IceCube

Первые космические лучи были открыты еще 100 лет назад, но их происхождение до сих пор остается великой тайной для физиков. Однако массивный телескоп в нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в антарктических льдах, сообщил об обнаружении 28 чрезвычайно высокоэнергетичных нейтрино, которые могли родиться в космических источниках. Два из них достигали энергии больше, чем 1 петаэлектронвольт (ПэВ), что в тысячи раз выше, чем максимальная энергия нейтрино, которую можно получить в ускорителе на Земле.

Читать далее

Загадочный размер протона наводит на мысль о существовании новой частицы

Масса протона

Модель атома Нильса Бора глазами художника.

Как говорил Августин Блаженный, «я знаю, что такое время, пока не задумываюсь об этом». Примерно то же самое хотят сказать физики в отношении размера протона, который долгое время был хорошо известен. Однако новые измерения размера протона не соответствуют старым. И тут заверте…

Читать далее

Что такое бозон Хиггса?

Бозон Хиггса

Физика элементарных частиц — не такая популярная, как политика или сплетни о знаменитостях, но одному из ее представителей все же удалось собрать лавры. Речь идет, конечно, о бозоне Хиггса. 4 июля 2012 года команда CERN объявила, что нашла частицу, ради которой был построен Большой адронный коллайдер. Частица, дескать, точно соответствует ожиданиям физиков относительно хиггсовского бозона, или как его безграмотно окрестила пресса — «частицы бога». Бозон Хиггса отвечает за массу и будоражит умы. Что же это такое?

Читать далее

Физика за пределами Стандартной модели: изменчивая природа нейтрино

neutrino

Частицы нейтрино, о которых косвенно упоминалось в заметке «10 самых странных вещей во Вселенной», бывают трех типов или, как говорят в тесном кругу физиков, ароматов: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Еще в 1958 году итальянский физик Бруно Понтекорво заметил, что никакой принцип, кроме закона сохранения лептонного числа, не запрещает нейтрино одного типа самопроизвольно превращаться в нейтрино иного типа. Возможно, это в том случае, если частица представляет собой квантово-механическую «смесь» других частиц. Другими словами, любое нейтрино можно представить состоящим из трех других.

Читать далее