Найважча частинка у Всесвіті: фізики кинули виклик теорії Ейнштейна, що з цього вийшло

У 1905 році Альберт Ейнштейн створив спеціальну теорію відносності, яка визначає, як пов'язані між собою час, простір та енергія, а також те, як елементарні частинки рухаються в просторі майже зі швидкістю світла. Фізики вирішили з'ясувати, чи завжди найважча елементарна частинка у Всесвіті, підпорядковується цій теорії. Ця частинка може вказати шлях до абсолютно нової фізики, а тому такі експерименти на Великому адронному колайдері мають дуже важливе значення. Дослідження опубліковано в журналі Physics Letters B, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Як уже писав Фокус, фізики нещодавно з'ясували, які сили діють усередині фундаментальної частинки протон, яка складається з кварків. У новому експерименті фізики використовували один із різновидів кварків, істинний кварк, який є найважчою частинкою у Всесвіті, щоб перевірити спеціальну теорію відносності Ейнштейна.

Зокрема, фізики хотіли з'ясувати, чи завжди працює одне з основоположних правил теорії Ейнштейна під назвою симетрія Лоренца для істинних кварків. Симетрія Лоренца говорить, що закони фізики мають бути однаковими для всіх спостерігачів, які не прискорюються. Це означає, що результати експерименту не повинні залежати від орієнтації експерименту або швидкості, з якою він проходить.

Існують теорії, які припускають, що під час експериментів в укорителе частинок при дуже високій енергії симетрія Лоренца порушується, а значить перестає працювати і спеціальна теорія відносності. Але будь-яке порушення симетрії Лоренца може вказувати на наявність нової фізики, адже воно є відхиленням від Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Якщо симетрія Лоренца порушується, то закони фізики можуть відрізнятися для спостерігачів у різних системах відліку. Це означає, що будь-які результати спостережень залежать від орієнтації експерименту в просторі-часі.

Фізики вирішили з'ясувати чи існує порушення симетрії Лоренца за допомогою пар істинних кварків. Нагадуємо, що з кварків складаються протони і нейтрони, які складають ядро атома. Вчені вирішили з'ясувати, чи змінюється швидкість створення істинних кварків під час зіткнення протонів на Великому адронному колайдері залежно від часу доби.

Якщо зіткнення протонів, що рухаються майже зі швидкістю світла, залежать від орієнтації протонного пучка, то швидкість, з якою виникають пари істинних кварків, має змінюватися з часом. Це відбувається тому, що в міру обертання нашої планети напрямок протонних пучків у прискорювачі частинок змінюється. Тому напрямок істинних кварків також має змінитися. Тобто це означає, що кількість створених кварків має залежати від того, в який час доби відбувається зіткнення протонів.

За словами фізиків, якщо існує переважний напрямок у просторі-часі та порушення симетрії Лоренца, то має існувати відхилення від сталої швидкості утворення пар істинних кварків залежно від часу доби, коли проводиться експеримент. Якщо виявити таке відхилення, то це означатиме, що існує нова фізика за межами спеціальної теорії відносності Ейнштейна і Стандартної моделі фізики елементарних частинок, на якій заснована теорія.

У результаті експерименту зі справжніми кварками фізики не виявили жодних порушень симетрії Лоренца, а отже, немає жодних доказів того, що справжні кварки кидають виклик теорії Ейнштейна, незалежно від того, як спрямовані протонні пучки або в який час доби відбуваються зіткнення протонів.

Виходячи з цього, спеціальна теорія відносності успішно пройшла перевірку. Але фізики все ж хочуть провести новий експеримент, використовуючи зіткнення протонів з більш високою енергією. Також вчені хочуть використовувати інші важкі частинки, такі як бозон Хіггса і W-бозон. Можливо, нові експерименти покажуть, що Ейнштейн був неправий і існує інша фізика. Але поки що спеціальну теорію відносності зруйнувати не вдалося.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили дивний потужний вибух за межами Чумацького Шляху і не можуть його пояснити. Вчені припускають, що спалах рентгенівського випромінювання може являти собою невідоме астрономічне явище.

Ще Фокус писав про теоретичну технологію, яка гіпотетично можлива і може порушити закони фізики. Зокрема, з її допомогою можна, як припускають деякі вчені, переміщатися в космосі швидше, ніж світло. Але є одразу кілька проблем, які не дозволяють зробити цю технологію реальністю. Принаймні зараз.