Самая тяжелая частица во Вселенной: физики бросили вызов теории Эйнштейна, что из этого вышло

В 1905 году Альберт Эйнштейн создал специальную теорию относительности, которая определяет, как связаны между собой время, пространство и энергия, а также то, как элементарные частицы двигаются в пространстве почти со скоростью света. Физики решили выяснить, всегда ли самая тяжелая элементарная частица во Вселенной, подчиняется этой теории. Эта частица может указать путь к совершенно новой физике, а потому такие эксперименты на Большом адронном коллайдере имеют очень важное значение. Исследование опубликовано в журнале Physics Letters B, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Как уже писал Фокус, физики недавно выяснили, какие силы действуют внутри фундаментальной частицы протон, которая состоит из кварков. В новом эксперименте физики использовали одну из разновидностей кварков, истинный кварк, который является самой тяжелой частицей во Вселенной, чтобы проверить специальную теорию относительности Эйнштейна.

В частности, физики хотели выяснить, всегда ли работает одно из основополагающих правил теории Эйнштейна под названием симметрия Лоренца для истинных кварков. Симметрия Лоренца гласит, что законы физики должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, которые не ускоряются. Это означает, что результаты эксперимента не должны зависеть от ориентации эксперимента или скорости, с которой он проходит.

Существуют теории, которые предполагают, что во время экспериментов в укорителе частиц при очень высокой энергии симметрия Лоренца нарушается, а значит перестает работать и специальная теория относительности. Но любое нарушение симметрии Лоренца может указывать на наличие новой физики, ведь оно является отклонением от Стандартной модели физики элементарных частиц.

Если симметрия Лоренца нарушается, то законы физики могут различаться для наблюдателей в разных системах отсчета. Это означает, что любые результаты наблюдений зависят от ориентации эксперимента в пространстве-времени.

Физики решили выяснить существует ли нарушение симметрии Лоренца с помощью пар истинных кварков. Напоминаем, что из кварков состоят протоны и нейтроны, которые составляют ядро атома. Ученые решили выяснить, меняется ли скорость создания истинных кварков при столкновении протонов на Большом адронном коллайдере в зависимости от времени суток.

Если столкновения протонов, движущихся почти со скоростью света, зависят от ориентации протонного пучка, то скорость с которой возникают пары истинных кварков должна меняться со временем. Это происходит потому, что по мере вращения нашей планеты направление протонных пучков в ускорителе частиц меняется. Поэтому направление истинных кварков также должно измениться. То есть это означает, что количество созданных кварков должно зависеть от того, в какое время суток происходит столкновение протонов.

По словам физиков, если существует предпочтительное направление в пространстве-времени и нарушение симметрии Лоренца, то должно существовать отклонение от постоянной скорости образования пар истинных кварков в зависимости от времени суток, когда проводится эксперимент. Если обнаружить такое отклонение, то это будет означать, что существует новая физика за пределами специальной теории относительности Эйнштейна и Стандартной модели физики элементарных частиц, на которой основана теория.

В результате эксперимента с истинными кварками физики не обнаружили никаких нарушений симметрии Лоренца, а значит нет никаких доказательств того, что истинные кварки бросают вызов теории Эйнштейна, независимо от того, как направлены протонные пучки или в какое время суток происходят столкновения протонов.

Исходя из этого, специальная теория относительности успешно прошла проверку. Но физики все же хотят провести новый эксперимент, используя столкновение протонов с более высокой энергией. Также ученые хотят использовать другие тяжелые частицы, такие как бозон Хиггса и W-бозон. Возможно, новые эксперименты покажут, что Эйнштейн был неправ и существует другая физика. Но пока что специальную теорию относительности разрушить не удалось.

Также Фокус писал о том, что астрономы обнаружили странный мощный взрыв за пределами Млечного Пути и не могут его объяснить. Ученые предполагают, что вспышка рентгеновского излучения может представлять собой неизвестное астрономическое явление.

Еще Фокус писал о теоретической технологии, которая гипотетически возможна и может нарушить законы физики. В частности, с ее помощью можно, как предполагают некоторые ученые, перемещаться в космосе быстрее, чем свет. Но есть сразу несколько проблем, которые не позволяют сделать эту технологию реальностью. По крайней мере сейчас.