Studija pruža dokaze za 'novu fiziku'

Je li standardni model fizike čestica netočan u ključnim točkama? Nedavno je došlo do porasta eksperimentalnih opažanja koja odstupaju od predviđanja ove široko prihvaćene fizičke teorije. Trenutna studija Sveučilišta u Bonnu sada pruža još jače dokaze o postojanju "nove fizike".

Standardni model fizike čestica opisuje gradivne elemente koji čine svijet - nas ljude, zrnce pijeska na plaži, oceansku vodu u kojoj se hladimo, ali i sunce koje nas grije. Model također objašnjava koje sile djeluju između ovih elementarnih čestica i omogućuje nam razumijevanje mnogih fizičkih pojava.

"Međutim, postoje i pitanja na koja ova teorija ne može odgovoriti", objašnjava dr. Chien-Yeah Seng, postdoktorski istraživač na Institutu za radijaciju i nuklearnu fiziku Helmholtz na Sveučilištu u Bonnu. "Na primjer, većina istraživača pretpostavlja da se 95 posto našeg svemira sastoji od tamne tvari i tamne energije, koju ne možemo izravno otkriti pomoću naših mjernih instrumenata. Ali postojanje ovih tajanstvenih komponenti ne može se zaključiti iz Standardnog modela."

Mnogi istraživači stoga pretpostavljaju da standardni model još nije konačan odgovor, već ga je potrebno nadopuniti ili čak temeljito promijeniti. U tom smjeru upućuje i sve veći broj eksperimentalnih nalaza, na primjer onih koji se tiču ​​raspadanja takozvanih kaona. Te su čestice sastavni dio kozmičkih zraka koje izviru iz zvijezda i galaksija. Nisu stabilne, ali se u prosjeku raspadaju nakon nekoliko milijarditih dijelova sekunde.

Parametar standardnog modela pod nazivom Vus opisuje ovo raspadanje. Njegova se vrijednost može matematički izvući iz mjernih podataka eksperimenata. Međutim, ako se to učini za različite staze raspada kaona, za Vus se dobivaju različiti rezultati. "To bi mogao biti pokazatelj fizike izvan Standardnog modela", pojašnjava Seng.

No to nije sasvim sigurno. To je zato što u osnovi postoje tri moguća razloga za ovo odstupanje - prije svega, mjerenja u pokusima mogu biti pogrešna ili previše netočna. Drugo, možda izračun relevantnih raspada prema Standardnom modelu nije dovoljno precizan. Ili, treće, standardni model u ovom trenutku zapravo nije točan. "Prvo objašnjenje sada se smatra malo vjerojatnim", naglašava prof. Dr. Ulf Meißner s Instituta Helmholtz. "Kao prvo, sada je moguće eksperimentalno odrediti Vus sa povećanom preciznošću. Drugo, ta su se mjerenja sada ponovila mnogo puta."

Međutim, još uvijek je nejasno jesu li izračuni raspada unutar okvira Standardnog modela dovoljno precizni da se izvuče Vus. To je zato što je njihovo izračunavanje moguće samo približno, i to samo uz korištenje izuzetno moćnih superračunala. Osim toga, čak bi i najbrža računala trenutno bila zaposlena desetljećima kako bi se postigla dovoljno visoka računalna točnost. "Međutim, potrebna nam je velika točnost da bismo bili dovoljno sigurni da je odstupanje između Vus vrijednosti doista pokazatelj greške u standardnom modelu", naglašava Seng.

Zajedno s kolegama, mladi istraživač iz Malezije sada je razvio metodu koja može značajno skratiti vrijeme računanja. "Da bismo to učinili, razbili smo problem - precizno izdvajanje Vusa - u mnoge jednostavnije potprobleme", kaže on. "To je omogućilo utvrđivanje vrijednosti Vusa iz raspada kaona mnogo brže i točnije nego prije."

Rezultati potvrđuju nesklad između Vus vrijednosti. Dokazi o "novoj fizici" izvan Standardnog modela postali su stoga jači. "Ipak, ne možemo biti potpuno sigurni", kaže Seng, koji će svoja otkrića predstaviti sredinom listopada na jesenskom sastanku Američkog fizikalnog društva. "U tu svrhu naši izračuni moraju postati malo precizniji. No, ako se naši rezultati potvrde, to bi zasigurno bio jedan od najvažnijih nalaza u fizici čestica posljednjih godina."

Izvor: Physics Letters B