Creează o altă victorie pentru modelul standard, teoria remarcabil de reușită care descrie modul în care interacționează toate particulele fundamentale cunoscute.
Fizicienii au făcut cea mai precisă măsurare a cât de puternic acționează forța slabă - una dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii - asupra protonului.
Rezultatele, publicate astăzi (9 mai) în revista Nature, sunt doar ceea ce a prezis Modelul Standard, care tratează încă o lovitură eforturilor fizicienilor de a găsi kink-uri în teorie și de a descoperi noi fizici care ar putea explica ce sunt materia întunecată și energia întunecată. .
În ciuda triumfurilor sale, modelul standard este incomplet. Nu explică materia întunecată și energia întunecată, care împreună pot constitui mai mult de 95 la sută din univers și totuși nu au fost niciodată observate direct. Nici teoria nu încorporează gravitația și nici nu explică de ce universul conține mai multă materie decât antimaterie.
Testarea modelului standard
O modalitate spre o teorie mai completă este testarea a ceea ce spune modelul standard despre forța slabă, care este responsabilă de descompunerea radioactivă, permițând reacțiile nucleare care mențin soarele strălucind și conduc centralele nucleare. Puterea interacțiunilor forței slabe depinde de așa-numita încărcătură slabă a unei particule, la fel cum forța electromagnetică depinde de sarcina electrică și gravitația depinde de masă.
"Speram doar că aceasta este o cale de a găsi o fisură în Modelul Standard", a spus Greg Smith, fizician la Facilitatea Națională de Accelerare Jefferson din Virginia și manager de proiect pentru experimentul Q-slab.
Cercetătorii au aruncat grinzi de electroni la un bazin de protoni. Rotirile electronilor erau fie paralele, fie anti-paralele cu fasciculul. La coliziunea cu protonii, electronii s-ar împrăștia, în mare parte datorită interacțiunilor care implică forța electromagnetică. Dar pentru fiecare 10.000 sau 100.000 de împrăștieri, a spus Smith, una s-a întâmplat prin forța slabă.
Spre deosebire de forța electromagnetică, forța slabă nu se supune simetriei oglinzii sau parității, așa cum o numesc fizicienii. Deci, atunci când interacționează prin forța electromagnetică, un electron se împrăștie în același mod, indiferent de direcția de rotire a acestuia. Dar atunci când interacționează prin forța slabă, probabilitatea ca electronul să se împrăștie depinde atât de ușor dacă spinul este paralel sau anti-paralel, în raport cu direcția în care se deplasează electronul.
În experiment, fasciculul a alternat între electroni de ardere cu rotiri paralele și anti-paralele de aproximativ 1.000 de ori pe secundă. Cercetătorii au descoperit că diferența de probabilitate de împrăștiere a fost de doar 226,5 părți pe miliard, cu o precizie de 9,3 părți pe miliard. Asta echivalează cu a constata că două Everestre identice altfel diferă în înălțime de grosimea unei monede în dolari - cu o precizie până la lățimea unui păr uman.
„Aceasta este cea mai mică și mai precisă asimetrie măsurată vreodată în împrăștierea electronilor polarizați de la protoni”, a declarat Peter Blunden, fizician la Universitatea din Manitoba din Canada, care nu a fost implicat în studiu. Măsurarea, a adăugat el, este o realizare impresionantă. În plus, arată că, în căutarea pentru fizică nouă, aceste experimente relativ reduse de energie pot concura cu acceleratoare puternice de particule, cum ar fi Colizorul de Hadroni de lângă Geneva, a spus Blunden.
Chiar dacă slaba încărcătură a protonului s-a dovedit a fi destul de mare decât ceea ce a spus modelul standard, nu se pierde nicio speranță pentru găsirea unei noi fizici într-o zi. Rezultatele limitează doar aspectul acestor noi fizici. De exemplu, a spus Smith, acestea exclud fenomene care implică interacțiuni electron-proton care apar la energii sub 3,5 volți teraelectron.
Cu toate acestea, ar fi fost mult mai interesant dacă ar fi găsit ceva nou, a spus Smith.
"Am fost dezamăgit", a spus el pentru Live Science. "Speram la o oarecare abatere, un semnal. Dar alți oameni au fost ușurați că nu eram departe de ceea ce prevedea Modelul Standard."
