فروپاشی «ذره زیبایی» دری را به روی زپتوورس باز می کند

آشکارساز در آزمایش LHCb

سرن

به زپتوورس، دنیای کوچک‌های بی‌سابقه خوش آمدید. تجزیه و تحلیل جدید داده‌های برخورددهنده بزرگ هادرون، یک فروپاشی ذرات فوق‌العاده نادر را کشف کرده است که دری را به این قلمرو و اسرار آن باز می‌کند.

مدل استاندارد فیزیک ذرات همه ذرات شناخته شده و نحوه برهمکنش آنها را جدول بندی می کند، اما نمی تواند ماده تاریک و انرژی تاریک را که بیشتر جهان ما را پر می کند، توضیح دهد. در نتیجه، محققان پیش‌بینی‌های آن را در آزمایش‌های برخورددهنده ذرات آزمایش می‌کنند و به دنبال نشانه‌هایی از ذرات و نیروهای جدید هستند.

ادامه مطلب ما در حال حل معمای اساسی این هستیم که چگونه واقعیت به هم چسبیده است

اکنون، پائولا کالینز و همکارانش در آزمایش زیبایی برخورددهنده بزرگ هادرون (LHCb) در سرن در سوئیس، اولین شواهدی از یک فروپاشی نادر مربوط به ذره "کوارک زیبایی" را یافته اند که دنیای کاملا جدیدی را برای این جستجوها باز می کند.

تبلیغات

او می‌گوید: «بیش از 40 سال است که مردم به دنبال آن هستند. "همه درست بالای ماه هستند."

ذرات زیبایی اغلب در خرد شدن ذرات LHC تولید می شوند، اما محققان بر روی فرآیند خاصی تمرکز کردند که در آن کوارک زیبایی توسط یک آنتی کوارک - پسرعموی ضد ماده اش - نابود می شود و نابودی آنها باعث تولید یک جفت ذره و پادذره دیگر می شود، میون و آنتی میون الکترون مانند که می تواند شناسایی شود. این فرآیند بسیار نادر است و برای چندین دهه از آزمایشات دور مانده است.

خبرنامه فقط برای مشترکین

در Lost in Space-Time ثبت نام کنید

در خبرنامه ثبت نام کنید

هری کلیف یکی از اعضای تیم در دانشگاه کمبریج می‌گوید: «این واپاشی‌های بسیار بسیار نادر، طبق قوانین فعلی فیزیک تقریبا غیرممکن هستند. این فقط برای یک در 10 میلیارد ذره زیبایی اتفاق می افتد.

این یافته هنوز مقدماتی است، با عدم قطعیت های نسبتا بزرگ و سطح معنی داری 3.2 سیگما، در حالی که استاندارد طلایی برای یک کشف 5 سیگما است. این به این معنی است که احتمال اینکه سیگنال در آزمایش به جای معنی دار بودن به طور تصادفی رخ دهد حدود 0.3 درصد است.

کلیف می‌گوید آزمایش‌های آینده باید این عدم قطعیت را کاهش دهند، اما داده‌ها از قبل نشان می‌دهند که ما به زپتووراس رسیده‌ایم، دنیایی در مقیاسی به کوچکی شش‌میلیونم متر - کوچک‌ترین دنیایی که تاکنون کشف شده است. کالینز می گوید، با این حال ساکنان کشف نشده این جهان می توانند بر روند فروپاشی ذرات زیبایی تأثیر بگذارند و از آنجایی که این فرآیند بسیار نادر است، محققان بلافاصله این تغییر را تشخیص می دهند. به این ترتیب، اندازه گیری این فرآیند مانند بررسی زپتوورس است.

ادامه مطلب اشارات غیرمنتظره از ماده تاریک باید به فیزیک ذرات حیات ببخشد

جوره زوپان از دانشگاه سینسیناتی در اوهایو می‌گوید: «واقعا شگفت‌انگیز بود که تیم قادر به دیدن این رویداد بسیار نادر بود. او می‌گوید که این امر با ارتقای فنی که تیم LHCb در سال‌های اخیر انجام داده است، امکان‌پذیر شد. زوپان می‌گوید: «این مانند یک میکروسکوپ بسیار قدرتمند است که اکنون می‌توانید فواصل بسیار کوتاه‌تری را ببینید، زیرا مه در جلوی چشمانتان نیست. زولتان لیگتی در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا می گوید: «این کاملا هیجان انگیز است.

کریستینا لازرونی از دانشگاه بیرمنگام در بریتانیا می‌گوید: این فرآیند نه تنها بسیار نادر است، بلکه نظریه‌های ریاضی آن را به خوبی پیش‌بینی می‌کنند.

اندازه‌گیری جدید با مدل استاندارد مطابقت دارد، اما لیگتی می‌گوید این بدان معنا نیست که همه ذرات جدید احتمالی رد شده‌اند. به نظر او، اندازه‌گیری جدید حاکی از آن است که اثرات چنین ذرات باید کوچک باشد اما لزوما ناچیز نیست و LHCb می‌تواند این را در آینده کمیت کند. زوپان می‌گوید: «آنچه اندازه‌گیری کردند بسیار جالب است، اما فکر می‌کنم حتی جالب‌تر از آن وعده [آزمایش‌های آینده] است.

کلیف، با این حال، نگران آینده تحقیقات این تیم است، زیرا سال گذشته دولت بریتانیا بودجه ارتقاء برنامه ریزی شده LHCb را برداشت. او می‌گوید: «ما اکنون واقعا در تلاشیم تا بفهمیم آیا می‌توانیم به انجام این نوع تحقیقات ادامه دهیم.

مرجع مجله:

arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2611.00230