Кажется, на Большом адронном коллайдере неожиданно нашли новую частицу

Гигантский ускоритель в Европе указал в направлении экзотической частицы, которой не должно быть по известным законам физики, пишет Scienitifc American. Небольшой всплеск на диаграмме из нескольких частиц поднял на уши мир физики. Ученые Большого адронного коллайдера (БАК) в Швейцарии, крупнейшего ускорителя частиц на Земле, на днях сообщили, что их агрегат мог произвести совершенно новую частицу, которой в Стандартной модели просто нет.

Такие результаты ученые сделали на основе анализа данных, которые собирались с апреля по ноябрь, после того как БАК начал сталкивать протоны с удвоенной энергией после модернизации. Пока ученые не считают данные слишком убедительными — многие подозревают, что этот всплеск можно отнести на счет статистической погрешности. И все же после обнаружения появилось не меньше десятка научных работ, которые могли бы объяснить теоретическую частицу, а физики по всему миру зачесали головы в два раза интенсивнее.

«Этого мы ждали уже давно, — говорит Адам Фальковский, физик Института теоретической физики в Варшаве и член теоретической группы CERN. — Конечно, мы подозреваем, что ничего не найдем. На моем веку это первый крупный и довольно надежный сигнал физики за пределами Стандартной модели, что уже само по себе круто». Другие эхом повторяют, что спешить некуда: «Экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств, а здесь этого нет», — пишет физик Колумбийского университета Питер Войт.

Если БАК действительно видел новую частицу, придется ответить на вопрос: что это? По сигнатуре БАК, частица должна весить порядка 750 ГэВ, в 750 раз больше массы протона, и попадает в класс бозонов, а ее спин имеет целое значение. Некоторые теоретики говорят, что новоприбывший похож на тяжелого братца бозона Хиггса, который, кстати, тоже сперва проявился на БАК как любопытный всплеск в данных порядка четырех лет назад. Либо это может быть портальная частица из области темной материи — поскольку она распадается почти сразу, то вряд ли ее можно отнести конкретно к темной материи, повсеместно присутствующей в космосе, но она может быть посланником, который связан с темной материей, полагают теоретики. Другая гипотетическая альтернатива заключается в том, что это гравитон, предсказанная частица-переносчик гравитационной силы.

«Есть длинный список возможных вещей за пределами того, что включает Вселенная и что известно нам, — говорит Джим Ольсен, физик Принстонского университета, представивший результаты CMS. — До сегодняшнего дня ни одна теория на бумаге не предполагала, что мы это найдем». Многие ученые надеются, что БАК найдет подтверждение теории суперсимметрии, которая предсказывает существование многих дополнительных «партнеров» уже известных нам частиц. Однако частица в 750 ГэВ вряд ли будет одной из таких. «Даже если этот сигнал подтвердится, он совсем не обязательно укажет нам на суперсимметрию», — говорит Питер Грэм, теоретик Стэнфордского университета.

Самое любопытное в этих результатах, по словам ученых, то, что два эксперимента на БАК — ATLAS и CMS — использующие различные настройки и проводящие совершенно отдельные анализы независимых наборов данных, увидели почти одно и то же. «Это значительный успех одного только ATLAS и интересно само по себе, но дополнительной уверенности придает тот факт, что два эксперимента увидели это одновременно, — говорит Фальковский. — Это уменьшает шансы на случайную флуктуацию, причем существенно».

Но поводы для скепсиса, конечно, остаются. «Если взглянуть на моменты с хорошими шансами, можно увидеть флуктуации хотя бы однажды, — говорит Кен Блум из Университета Небраски-Линкольна, член команды CMS. — Я думаю, что это, вероятнее всего, флуктуация. Мы наблюдаем незначительные события вроде такого постоянно». Физики также говорят, что такая частица, наверное, должна была проявиться и в ранние запуски БАК. Хотя они проводились при более низких энергиях, их было достаточно, чтобы создать частицу в диапазоне масс 750 ГэВ, но ученые ничего не заметили. А вот статистические ошибки возникают постоянно, и ученые ой как не любят ошибаться.

Сигнал ATLAS увидел примерно на 10 частиц больше от ожидаемого «фона» — обычных частиц в пределах стандартных ожиданий — после миллиарда протонных столкновений. CMS увидел примерно три. Эти результаты могут показаться скудными, но эксперименты настолько чувствительны и число частиц любой массы настолько точно спрогнозировано, что и эти результаты будут статистически значительными. И хотя это «не открытие — это потенциальное открытие», говорит Ольсен.

Нетерпеливым физикам не придется долго ждать, чтобы узнать правду. Данные, которые поступят с БАК в следующем году, должны либо подтвердить, либо опровергнуть новую частицу. «Я определенно надеюсь, что мы получим что-то интересное в будущее, но мы не знаем, — говорит Блум. — Если эти результаты будут первыми намеками на это, через несколько лет мы вспомним сегодняшний день и скажем: вот тогда-то мы и начали видеть первые проблески. Я думаю, это что-то вроде тизера».