Määrake veel üks standardmudeli võit - silmapaistvalt edukas teooria, mis kirjeldab kõigi teadaolevate põhiosakeste koosmõju.
Füüsikud on siiski kõige täpsemini mõõtnud, kui tugevalt nõrk jõud - üks looduse neljast põhijõudust - prootonile mõjub.
Täna (9. mail) ajakirjas Nature avaldatud tulemused on täpselt need, mida standardses mudelis ennustati, käsitledes veel üht hoobi füüsikute püüdlustele leida teooriast kiiksud ja avastada uus füüsika, mis selgitaks, mis on tumeaine ja tume energia. .
Vaatamata oma võidukäigule on standardmudel puudulik. See ei selgita tumedat ainet ja tumedat energiat, mis kokku võivad moodustada üle 95 protsendi universumist ja mida pole kunagi otseselt täheldatud. Samuti ei hõlma teooria gravitatsiooni ega selgita, miks universum sisaldab rohkem ainet kui antimaterjal.
Standardmudeli testimine
Üks viis terviklikuma teooria poole on katsetada, mida tavamudel ütleb nõrga jõu kohta, mis vastutab radioaktiivse lagunemise eest, võimaldades tuumareaktsioone, mis hoiavad päikest paistmas ja juhivad tuumaelektrijaamu. Nõrga jõu koostoime tugevus sõltub osakese niinimetatud nõrgast laengust, nagu ka elektromagnetiline jõud sõltub elektrilaengust ja gravitatsioon sõltub massist.
"Me lihtsalt lootsime, et see on üks viis standardmudeli pragude leidmiseks," ütles Virginias Jeffersoni riikliku kiirendirajatise füüsik ja Q-nõrga eksperimendi projektijuht Greg Smith.
Teadlased lõhkasid prootonite kogumis elektronide kiirte. Elektronide spinnid olid kiirga kas paralleelsed või anti-paralleelsed. Prootonitega põrkudes hajuvad elektronid laiali, peamiselt elektromagnetilist jõudu mõjutavate interaktsioonide tõttu. Kuid iga 10 000 või 100 000 hajumise kohta leidis Smith, et üks juhtus nõrga jõu kaudu.
Erinevalt elektromagnetilisest jõust ei allu nõrk jõud peegelsümmeetriale ega pariteedile, nagu füüsikud seda nimetavad. Niisiis hajub elektron elektromagnetilise jõu mõjul ühtmoodi, sõltumata selle spinni suunast. Kuid nõrga jõu kaudu toimuva interaktsiooni korral sõltub elektronide hajumise tõenäosus elektronide liikumissuuna suhtes kunagi nii vähe, kas spin on paralleelne või antiparalleelne.
Katse käigus vaheldusid kiired paralleelsete ja anti-paralleelsete keerdudega elektronide tulistamise vahel umbes 1000 korda sekundis. Teadlased leidsid, et hajumise tõenäosuse erinevus oli kõigest 226,5 osa miljardi kohta, täpsusega 9,3 osa miljardi kohta. See on samaväärne järeldusega, et kaks muidu identset Mount Everesti erinevad üksteisest dollarimündi paksuse järgi kõrgusega - täpsusega kuni juustest laiuseni.
"See on väikseim ja täpsim asümmeetria, mida eales mõõdetud prootonitest pärit polariseeritud elektronide hajumisel," ütles Kanada Manitoba ülikooli füüsik Peter Blunden, kes uuringuga ei tegelenud. Tema sõnul on mõõtmine muljetavaldav saavutus. Lisaks näitab see, et uue füüsika jahipidamisel võivad need suhteliselt madala energiatarbega katsed võistelda selliste võimsate osakeste kiirenditega nagu Genfi lähedal asuv Suur Hadroni põrkaja, ütles Blunden.
Ehkki prootoni nõrk laeng osutus standardmudeli sõnul üsna suureks, pole kõik lootused kunagi uue füüsika leidmiseks kadunud. Tulemused piiravad lihtsalt seda, kuidas need uued füüsikad välja näevad. Näiteks Smith väitis, et nad välistavad nähtused, mis hõlmavad elektron-prootoni interaktsioone, mis toimuvad energiatel alla 3,5 teraelektronvoldi.
Sellegipoolest oleks olnud palju põnevam, kui nad oleksid leidnud midagi uut, ütles Smith.
"Olin pettunud," rääkis ta Live Science'ile. "Lootsin mingit kõrvalekallet, mingit signaali. Kuid teistele avaldas kergendust, et me polnud kaugel sellest, mida tavamudel ennustas."
