Kiinnitä vielä uusi standardimallin voitto, uskomattoman menestyvä teoria, joka kuvaa kaikkien tunnettujen perushiukkasten vuorovaikutusta.
Fyysikot ovat vielä tehneet tarkan mittauksen siitä, kuinka voimakkaasti heikko voima - yksi luonnon neljästä perusvoimasta - vaikuttaa protoniin.
Tulokset, jotka julkaistiin tänään (9. toukokuuta) Nature-lehdessä, ovat juuri sitä, mitä standardimalli ennusti, käsitteleen jälleen kerran fyysikoiden pyrkimyksiä löytää piileviä teoriassa ja löytää uusi fysiikka, joka voisi selittää mitä tumma aine ja tumma energia ovat .
Triumfistaan huolimatta standardimalli on epätäydellinen. Se ei selitä tummaa ainetta ja tummaa energiaa, jotka yhdessä voivat muodostaa yli 95 prosenttia maailmankaikkeudesta ja joita ei kuitenkaan ole koskaan havaittu suoraan. Teoria ei sisällä myöskään painovoimaa tai selitä miksi maailmankaikkeus sisältää enemmän ainetta kuin antimateriaa.
Vakiomallin testaaminen
Yksi tapa kohti täydellistä teoriaa on testata, mitä standardimalli sanoo heikosta voimasta, joka on vastuussa radioaktiivisesta hajoamisesta, mahdollistaen ydinreaktioiden, jotka pitävät aurinkoa loistavana ja ajavat ydinvoimalaitoksia. Heikon voiman vuorovaikutusten voimakkuus riippuu hiukkasen ns. Heikosta varauksesta, samoin kuin sähkömagneettinen voima riippuu sähkövarauksesta ja painovoima riippuu massasta.
"Toivoimme vain, että tämä oli yksi polku löytää halkeama standardimallissa", kertoi Greg Smith, Virginiassa sijaitsevan Jefferson National Accelerator -laitoksen fyysikko ja Q-heikon kokeen projektipäällikkö.
Tutkijat räjäyttivät elektronien säteet protonien altaalla. Elektronien pyöritykset olivat joko yhdensuuntaisia tai vasta-suuntaisia säteen kanssa. Kun törmäävät protoneihin, elektronit hajoavat, lähinnä vuorovaikutuksista, joihin liittyy sähkömagneettinen voima. Mutta jokaisen 10 000 tai 100 000 sironnan kohdalla, Smith sanoi, yksi tapahtui heikon voiman kautta.
Toisin kuin sähkömagneettinen voima, heikko voima ei noudata peilisymmetriaa tai pariteettia, kuten fyysikot kutsuvat. Joten, kun vuorovaikutuksessa on sähkömagneettisen voiman kautta, elektron hajoaa samalla tavalla riippumatta sen spin-suunnasta. Mutta kun vuorovaikutuksessa on heikko voima, todennäköisyys, että elektroni hajosi, riippuu aina niin vähän siitä, onko spin yhdensuuntainen vai anti-rinnakkainen, suhteessa elektronin kulkusuuntaan.
Kokeessa säde vuoroin ampui elektronien välillä rinnakkaisilla ja anti-rinnakkaisilla pyörityksillä noin 1000 kertaa sekunnissa. Tutkijat havaitsivat, että sirontatodennäköisyyden ero oli vain 226,5 osaa miljardia kohden, tarkkuus 9,3 osaa miljardia kohden. Se vastaa havaintoa, että kaksi muuten identtistä Mount Everests -korkeutta eroavat toisistaan dollarin kolikon paksuuden mukaan - tarkkuudella ihmisen hiuksen leveyteen asti.
"Tämä on pienin ja tarkin asymmetria, joka on koskaan mitattu protoneista polarisoituneiden elektronien sironnassa", kertoi Kanadan Manitoban yliopiston fyysikko Peter Blunden, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Hän lisäsi, että mittaus on vaikuttava saavutus. Lisäksi se osoittaa, että uuden fysiikan etsinnässä nämä suhteellisen vähän energiaa käyttävät kokeilut voivat kilpailla voimakkaiden hiukkaskiihdyttimien, kuten Geneven lähellä sijaitsevan suuren hadronin kolaritin, kanssa, Blunden sanoi.
Vaikka protonin heikko varaus osoittautui melkoiseksi standardimallin mukaan, kaikki toivo ei ole kadonnut uuden fysiikan löytämiseen joskus. Tulokset vain rajoittavat sitä, millainen uusi fysiikka voi näyttää. Esimerkiksi Smith sanoi, että ne sulkevat pois ilmiöt, joihin liittyy elektronien ja protonien vuorovaikutuksia ja jotka tapahtuvat alle 3,5 teraelektronin voltin energialähteillä.
Silti olisi ollut paljon mielenkiintoista, jos he olisivat löytäneet jotain uutta, Smith sanoi.
"Olin pettynyt", hän kertoi Live Science: lle. "Toivoin jonkin verran poikkeamista, jonkin signaalin. Mutta toiset ihmiset saivat helpotuksen siitä, ettemme olleet kaukana siitä, mitä vakiomalli ennusti."
