Con voi còi
Writer
Các nhà khoa học tại Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN) đã quan sát thấy một sự kiện cực kỳ hiếm gặp, có thể gợi ý về vật lý mới vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn.
Không có gì các nhà vật lý hạt thích hơn là va chạm các hạt với nhau và xem điều gì xảy ra sau mớ hỗn độn đó. Những thí nghiệm như vậy có thể giúp chúng ta tìm ra bằng chứng về các hạt và quá trình được dự đoán bởi Mô hình chuẩn của vật lý hạt - chẳng hạn như Boson Higgs - hoặc đôi khi gợi ý rằng chúng ta đang bỏ lỡ điều gì đó, chẳng hạn như sự phân rã của meson B.
“Mô hình chuẩn mô tả các lực cơ bản và các khối xây dựng của vũ trụ. Đây là một lý thuyết rất thành công, nhưng có một số bí ẩn của vũ trụ mà Mô hình chuẩn không giải thích được, chẳng hạn như bản chất của vật chất tối và nguồn gốc của sự mất cân bằng vật chất-phản vật chất trong vũ trụ", Giáo sư Mark Thomson, chủ tịch Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ và là người đóng góp cho thí nghiệm NA62, giải thích vào năm 2020.
“Các nhà vật lý đã tìm kiếm các phần mở rộng lý thuyết cho Mô hình Chuẩn. Các phép đo các quá trình cực hiếm cung cấp một con đường thú vị để khám phá những khả năng này, với hy vọng khám phá ra vật lý mới vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn”.
Một sự kiện cực hiếm đang được thí nghiệm NA62 thăm dò là sự phân rã của một kaon tích điện thành một pion tích điện và một cặp neutrino và phản neutrino. Kaon , còn được gọi là meson K, là những con quái vật lạ (và đôi khi là phản lạ). Proton và neutron thường được tạo thành từ ba quark. Đối với proton, đó là hai quark lên và một quark xuống, đối với neutron, đó là một quark lên và hai quark xuống. Kaon chứa hai quark, sự kết hợp của quark lên và quark phản lên, quark lạ và phản lạ.
Kaon tích điện (K +) được tạo thành từ một quark up và một phản quark lạ. Chúng đặc biệt được quan tâm vì sự phân rã của chúng được Mô hình chuẩn dự đoán rất chính xác. Theo những dự đoán này, ít hơn 1 trong 10 tỷ kaon tích điện sẽ phân rã thành một pion tích điện và một cặp neutrino-phản neutrino (K + → π + νṽ). Thí nghiệm NA62 cố gắng tìm kiếm sự phân rã này bằng cách va chạm một chùm proton cường độ cao vào một mục tiêu đứng yên, sau đó tạo ra các hạt thứ cấp có thể được phát hiện, đo lường và xác định (mặc dù neutrino được xác định thông qua năng lượng bị mất).
Vào năm 2020, nhóm nghiên cứu đã báo cáo bằng chứng về dạng phân rã hiếm gặp này được phát hiện thông qua thí nghiệm. Hiện tại, sau nhiều vụ va chạm hơn, bao gồm cả các vụ va chạm năng lượng cao hơn, nhóm nghiên cứu báo cáo phát hiện 5 sigma, nghĩa là có 0,00006 phần trăm khả năng phát hiện này là một sự may rủi về mặt thống kê.
"Với phép đo này, K + → π + νṽ trở thành phép phân rã hiếm nhất được xác lập ở cấp độ khám phá – 5 sigma nổi tiếng", Cristina Lazzeroni, Giáo sư Vật lý hạt tại Đại học Birmingham, cho biết trong một tuyên bố . "Phân tích khó khăn này là kết quả của sự làm việc nhóm tuyệt vời, và tôi vô cùng tự hào về kết quả mới này".
Mặc dù sự phân rã này hiếm khi xảy ra, như được dự đoán bởi Mô hình Chuẩn, nhưng nó cao hơn khoảng 50 phần trăm so với dự kiến, xảy ra khoảng 13 lần trong 100 tỷ. Không rõ nguyên nhân gây ra sự khác biệt này giữa các dự đoán của Mô hình Chuẩn và kết quả quan sát được, với các giải thích có thể bao gồm các hạt mới hoặc vật lý mới, cả hai đều khá thú vị.
"Đây là đỉnh cao của một dự án dài bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước. Việc tìm kiếm các hiệu ứng trong tự nhiên có khả năng xảy ra theo thứ tự 10-11 là điều hấp dẫn và đầy thử thách", Giáo sư Giuseppe Ruggiero, từ Đại học Florence, nói thêm. "Sau quá trình làm việc nghiêm ngặt và tỉ mỉ, chúng tôi đã nhận được phần thưởng tuyệt vời cho nỗ lực của mình và mang lại kết quả được mong đợi từ lâu".
Trong khi nhóm nghiên cứu đã công bố và trình bày kết quả tại CERN, các bài báo đầy đủ và các thí nghiệm tiếp theo sẽ được công bố sau.
Nhóm nghiên cứu đã trình bày những phát hiện của mình tại hội thảo CERN EP.
Không có gì các nhà vật lý hạt thích hơn là va chạm các hạt với nhau và xem điều gì xảy ra sau mớ hỗn độn đó. Những thí nghiệm như vậy có thể giúp chúng ta tìm ra bằng chứng về các hạt và quá trình được dự đoán bởi Mô hình chuẩn của vật lý hạt - chẳng hạn như Boson Higgs - hoặc đôi khi gợi ý rằng chúng ta đang bỏ lỡ điều gì đó, chẳng hạn như sự phân rã của meson B.
“Mô hình chuẩn mô tả các lực cơ bản và các khối xây dựng của vũ trụ. Đây là một lý thuyết rất thành công, nhưng có một số bí ẩn của vũ trụ mà Mô hình chuẩn không giải thích được, chẳng hạn như bản chất của vật chất tối và nguồn gốc của sự mất cân bằng vật chất-phản vật chất trong vũ trụ", Giáo sư Mark Thomson, chủ tịch Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ và là người đóng góp cho thí nghiệm NA62, giải thích vào năm 2020.
“Các nhà vật lý đã tìm kiếm các phần mở rộng lý thuyết cho Mô hình Chuẩn. Các phép đo các quá trình cực hiếm cung cấp một con đường thú vị để khám phá những khả năng này, với hy vọng khám phá ra vật lý mới vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn”.
Một sự kiện cực hiếm đang được thí nghiệm NA62 thăm dò là sự phân rã của một kaon tích điện thành một pion tích điện và một cặp neutrino và phản neutrino. Kaon , còn được gọi là meson K, là những con quái vật lạ (và đôi khi là phản lạ). Proton và neutron thường được tạo thành từ ba quark. Đối với proton, đó là hai quark lên và một quark xuống, đối với neutron, đó là một quark lên và hai quark xuống. Kaon chứa hai quark, sự kết hợp của quark lên và quark phản lên, quark lạ và phản lạ.
Kaon tích điện (K +) được tạo thành từ một quark up và một phản quark lạ. Chúng đặc biệt được quan tâm vì sự phân rã của chúng được Mô hình chuẩn dự đoán rất chính xác. Theo những dự đoán này, ít hơn 1 trong 10 tỷ kaon tích điện sẽ phân rã thành một pion tích điện và một cặp neutrino-phản neutrino (K + → π + νṽ). Thí nghiệm NA62 cố gắng tìm kiếm sự phân rã này bằng cách va chạm một chùm proton cường độ cao vào một mục tiêu đứng yên, sau đó tạo ra các hạt thứ cấp có thể được phát hiện, đo lường và xác định (mặc dù neutrino được xác định thông qua năng lượng bị mất).
Vào năm 2020, nhóm nghiên cứu đã báo cáo bằng chứng về dạng phân rã hiếm gặp này được phát hiện thông qua thí nghiệm. Hiện tại, sau nhiều vụ va chạm hơn, bao gồm cả các vụ va chạm năng lượng cao hơn, nhóm nghiên cứu báo cáo phát hiện 5 sigma, nghĩa là có 0,00006 phần trăm khả năng phát hiện này là một sự may rủi về mặt thống kê.
"Với phép đo này, K + → π + νṽ trở thành phép phân rã hiếm nhất được xác lập ở cấp độ khám phá – 5 sigma nổi tiếng", Cristina Lazzeroni, Giáo sư Vật lý hạt tại Đại học Birmingham, cho biết trong một tuyên bố . "Phân tích khó khăn này là kết quả của sự làm việc nhóm tuyệt vời, và tôi vô cùng tự hào về kết quả mới này".
Mặc dù sự phân rã này hiếm khi xảy ra, như được dự đoán bởi Mô hình Chuẩn, nhưng nó cao hơn khoảng 50 phần trăm so với dự kiến, xảy ra khoảng 13 lần trong 100 tỷ. Không rõ nguyên nhân gây ra sự khác biệt này giữa các dự đoán của Mô hình Chuẩn và kết quả quan sát được, với các giải thích có thể bao gồm các hạt mới hoặc vật lý mới, cả hai đều khá thú vị.
"Đây là đỉnh cao của một dự án dài bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước. Việc tìm kiếm các hiệu ứng trong tự nhiên có khả năng xảy ra theo thứ tự 10-11 là điều hấp dẫn và đầy thử thách", Giáo sư Giuseppe Ruggiero, từ Đại học Florence, nói thêm. "Sau quá trình làm việc nghiêm ngặt và tỉ mỉ, chúng tôi đã nhận được phần thưởng tuyệt vời cho nỗ lực của mình và mang lại kết quả được mong đợi từ lâu".
Trong khi nhóm nghiên cứu đã công bố và trình bày kết quả tại CERN, các bài báo đầy đủ và các thí nghiệm tiếp theo sẽ được công bố sau.
Nhóm nghiên cứu đã trình bày những phát hiện của mình tại hội thảo CERN EP.
