Izdvojite još jednu pobjedu za Standardni model, nevjerojatno uspješnu teoriju koja opisuje kako djeluju sve poznate temeljne čestice.
Fizičari su do sada napravili najpreciznije mjerenje koliko snažno slaba sila - jedna od četiri temeljne sile prirode - djeluje na proton.
Rezultati objavljeni danas (9. svibnja) u časopisu Nature, upravo su ono što je Standardni model predvidio, nanoseći još jedan udarac naporima fizičara da pronađu poteškoće u teoriji i otkriju novu fiziku koja bi mogla objasniti što je tamna tvar i tamna energija ,
Unatoč svojim trijumfima, Standardni model je nepotpun. To ne objašnjava tamnu materiju i tamnu energiju, koji zajedno mogu činiti više od 95 posto svemira, a ipak ih nikada nisu promatrali izravno. Niti teorija ne uključuje gravitaciju niti objašnjava zašto svemir sadrži više materije nego antimaterije.
Ispitivanje standardnog modela
Jedan od načina prema cjelovitijoj teoriji je ispitivanje onoga što Standardni model kaže o slaboj sili koja je odgovorna za radioaktivno raspadanje, omogućujući nuklearne reakcije koje održavaju sunce blistavo i pokreću nuklearne elektrane. Snaga interakcije slabe sile ovisi o takozvanom slabom naboju čestice, baš kao što elektromagnetska sila ovisi o električnom naboju, a gravitacija ovisi o masi.
"Nadali smo se da je ovo jedan put do pronalaska pukotina u Standardnom modelu", rekao je Greg Smith, fizičar u Jefferson National Accelerator Facility u Virginiji i voditelj projekta za Q-slab eksperiment.
Istraživači su raznijeli zrake elektrona u bazenu protona. Okretanje elektrona bilo je paralelno ili anti paralelno sa snopom. Nakon sudara s protonima, elektroni bi se raspršili, ponajviše zbog interakcija koje uključuju elektromagnetsku silu. Ali za svakih 10.000 ili 100.000 rasipanja, rekao je Smith, jedno se dogodilo putem slabe sile.
Za razliku od elektromagnetske sile, slaba sila se ne pokorava zrcalnoj simetriji ili paritetu, kako je nazivaju fizičari. Dakle, pri interakciji putem elektromagnetske sile, elektron se raspršuje na isti način bez obzira na njegov smjer vrtnje. Ali, kada djelujemo putem slabe sile, vjerojatnost raspršivanja elektrona toliko malo ovisi o tome je li spin paralelan ili anti-paralelan, u odnosu na smjer kojim elektron putuje.
U eksperimentu je snop izmjenjivao elektrone za paljenje s paralelnim i anti-paralelnim vrtnjama oko 1000 puta u sekundi. Istraživači su otkrili da je razlika u vjerojatnosti rasipanja tek 226,5 dijelova na milijardu, s preciznošću od 9,3 dijela na milijardu. To je ekvivalentno otkriću da se dva inače identična Mount Everesta razlikuju po visini debljinom novčanice od dolara - s preciznošću sve do širine ljudske dlake.
"Ovo je najmanja i najpreciznija asimetrija ikad izmjerena u raspršenju polariziranih elektrona iz protona", rekao je Peter Blunden, fizičar sa Sveučilišta Manitoba u Kanadi, koji nije bio uključen u studiju. Mjerenje je, dodao je, impresivno postignuće. Osim toga, pokazuje da se u potrazi za novom fizikom ovi relativno niskoenergetski eksperimenti mogu natjecati sa snažnim akceleratorima čestica poput Velikog hadronskog sudara u blizini Ženeve, rekao je Blunden.
Iako se pokazalo da je protonov slabi naboj popriličan onome što je Standardni model rekao da bi to bilo, sva nada se neće izgubiti za pronalazak nove fizike jednog dana. Rezultati samo ograničavaju kako bi mogla izgledati ta nova fizika. Na primjer, rekao je Smith, oni isključuju pojave koje uključuju elektronsko-protonske interakcije koje se događaju pri energijama ispod 3,5 teraelektronskih volti.
Ipak, bilo bi puno uzbudljivije da su pronašli nešto novo, rekao je Smith.
"Razočaran sam", rekao je za Live Science. "Nadao sam se nekom odstupanju, nekom signalu. Ali drugima je laknulo što nismo daleko od onoga što je Standardni model predvidio."
