Kredite še eno zmago za standardni model, izjemno uspešno teorijo, ki opisuje, kako medsebojno delujejo vsi znani temeljni delci.
Fiziki so doslej najbolj natančno izmerili, kako močno na proton deluje šibka sila - ena izmed štirih naravnih sil narave.
Rezultati, objavljeni danes (9. maja) v reviji Nature, so le tisto, kar je napovedoval Standardni model, ki prinaša še en udarec prizadevanjem fizikov, da bi našel teoretična gibanja in odkril novo fiziko, ki bi lahko pojasnila, kaj sta temna snov in temna energija .
Kljub svojim zmagam je standardni model nepopoln. Ne razlaga temne snovi in temne energije, ki skupaj lahko tvorita več kot 95 odstotkov vesolja in ga še nikoli ni bilo neposredno opaziti. Teorija prav tako ne vključuje gravitacije ali ne razloži, zakaj vesolje vsebuje več snovi kot antimaterije.
Testiranje standardnega modela
Eden od načinov za popolnejšo teorijo je preizkusiti, kaj pravi standardni model o šibki sili, ki je odgovorna za radioaktivno razpadanje, ki omogoča jedrskim reakcijam, ki sonce svetijo in poganjajo jedrske elektrarne. Moč interakcij šibke sile je odvisna od tako imenovanega šibkega naboja delca, tako kot je elektromagnetna sila odvisna od električnega naboja, gravitacija pa je odvisna od mase.
"Samo upali smo, da bo to ena pot do iskanja razpok v standardnem modelu," je dejal Greg Smith, fizik iz Jefferson National Accelerator Facility v Virginiji in vodja projekta za Q-slab eksperiment.
Raziskovalci so razstrelili snope elektronov v bazenu protonov. Vreteni elektronov so bili bodisi vzporedni bodisi proti vzporedni s snopom. Po trčenju s protoni bi se elektroni razkropili, večinoma zaradi interakcij, ki vključujejo elektromagnetno silo. Toda za vsakih 10.000 ali 100.000 raztresenosti, je povedal Smith, se je zgodilo eno preko šibke sile.
Za razliko od elektromagnetne sile šibka sila ne spoštuje zrcalne simetrije ali paritete, kot jo imenujejo fiziki. Torej, pri interakciji prek elektromagnetne sile se elektron razkropi na enak način, ne glede na njegovo vrtilno smer. Toda pri interakciji s šibko silo je verjetnost, da se bo elektron razkropil, še vedno nekoliko odvisna od tega, ali je spin vzporeden ali proti vzporeden, glede na smer, v katero potuje elektron.
V poskusu se je snop izmenično gibal med elektroni z vzporednimi in proti vzporednimi vrtenjem približno 1.000 krat na sekundo. Raziskovalci so ugotovili, da je razlika v verjetnosti raztresenosti znašala le 226,5 delov na milijardo, z natančnostjo 9,3 delov na milijardo. To je enako ugotovitvi, da se dva enaka Mount Everests po višini razlikujeta po debelini kovanca za dolar - z natančnostjo do širine človeškega lasu.
"To je najmanjša in najbolj natančna asimetrija, ki je bila kdajkoli izmerjena pri sipanju polariziranih elektronov iz protonov," je dejal Peter Blunden, fizik z univerze v Manitobi v Kanadi, ki ni bil vključen v raziskavo. Kot je dodal, je meritev impresiven dosežek. Poleg tega kaže, da se lahko ti sorazmerno nizkoenergijski poskusi pri lovu na novo fiziko konkurirajo močnim pospeševalcem delcev, kot je velik hadronski trkalnik v bližini Ženeve, je dejal Blunden.
Čeprav se je protonov šibek naboj izkazal za precej, kot je rekel Standard Model, bi bilo to upanje, da nekega dne ne bomo našli nove fizike. Rezultati samo omejujejo, kako bi lahko izgledala ta nova fizika. Na primer, je dejal Smith, izključujejo pojave, ki vključujejo elektronsko-protonske interakcije, ki se pojavljajo pri energijah pod 3,5 teraelektronskih voltov.
Kljub temu bi bilo veliko bolj vznemirljivo, če bi našli nekaj novega, je dejal Smith.
"Bil sem razočaran," je povedal za Live Science. "Upal sem na nekaj odstopanja, nekaj signala. Toda drugi ljudje so bili olajšani, da nismo daleč od tistega, kar je napovedoval standardni model."
