Библија физике честица умире због надоградње. А физичари можда имају управо то: Неке честице и силе могу се гледати у огледало и не препознати себе. То би само по себи послало такозвани Стандардни модел у отвор.
Отприлике све темељне реакције између субатомских честица универзума изгледају исто када се окрећу у огледалу. За зрцалну слику, која се назива паритет, тада се каже да је симетрична, или да има симетрију паритета, у физици говоре.
Наравно, не слиједе сви правила. Знамо да, на пример, реакције које укључују слабу нуклеарну силу, што је такође чудно из читавог низа других разлога, крше симетрију паритета. Стога постоји разлог да и друге силе и честице у квантном свету такође крше правила на овом подручју.
Физичари имају неке идеје о тим другим хипотетичким реакцијама које се не би изгледале исто у огледалу и стога би нарушиле симетрију паритета. Ове чудне реакције могу нас усмјерити према новој физици која би могла да нам помогне да се кренемо према Стандардном моделу физике честица, нашем тренутном резимеу свих субатомских ствари.
Нажалост, већину ових чудних реакција никада нећемо видети у нашим атомима за разбијање атома и лабораторијама. Интеракције су превише ретке и слабе да би се откриле са нашим инструментима који су подешени на друге врсте интеракција. Али могу бити ретки изузеци. Истраживачи највеће свјетске атомске млазнице, Великог хадронског сударача (ЛХЦ), смјештеног у близини Женеве, ловили су ове ријетке интеракције. До сада су дошли празних руку, али чак и тај резултат светли. Ти негативни резултати помажу да се из разматрања одстране бесплодне хипотезе, омогућавајући физичарима да се фокусирају на обећавајуће путеве у лову на нову физику.
Огледало огледало на зиду
Један од најважнијих концепата у целој физици је концепт симетрије. Можете чак и разумно тврдити да су физичари само ловци на симетрију. Симетрије откривају основне природне законе који управљају унутрашњим дјеловањем стварности. Симетрија је велика ствар.
Па шта је? Симетрија значи да ако промените један елемент у процесу или интеракцији, процес остаје исти. Физичари тада кажу да је поступак симетричан у односу на ту промену. Овде сам намерно нејасан јер постоји толико различитих врста симетрије. На пример, понекад можете да промените знак набоја на честицама, понекад можете да покренете процесе напред или назад у времену, а понекад можете да покренете верзију зрцалне слике.
Последњи, посматрајући процес у огледалу, назива се симетрија паритета. Већина субатомских интеракција у физици даје вам потпуно исти резултат без обзира да ли су они изведени испред вас или у огледалу. Али неке интеракције крше ову симетрију, попут слабе нуклеарне силе, посебно када се у интеракцијама које укључују ту силу производе неутрини.
Неутринови се увек окрећу „уназад“ (другим речима, осовина њиховог спина је усмерена од њиховог смера кретања), док се антинеутринови окрећу „напријед“ (њихова осовина центрифуге је равно напред, док они лете около). То значи да постоје врло суптилне разлике у броју неутрина и антинеутрина произведених када изводите редован, насупрот огледалу преусмереном експерименту који се ослања на слабу нуклеарну силу.
Сломљена огледала
Колико знамо, слаба нуклеарна сила и слаба нуклеарна сила крше симетрију паритета. Али можда није сам.
Знамо да физика изван онога што тренутно разумемо мора постојати. А неке од тих хипотетичких идеја и концепата такође крше симетрију паритета. На пример, неке од ових теорија предвиђају суптилне асиметрије у иначе нормалним интеракцијама које укључују врсте честица које ЛХЦ обично испитује.
Наравно, ове хипотетичке идеје су егзотичне, сложене и тешко их је тестирати. А у многим случајевима нисмо баш сигурни шта тражимо.
Проблем је у томе што иако знамо да је наша тренутна концепција света честица, која се назива Стандардни модел, непотпуна, ми не знамо где да заменимо њу. Многи физичари надали су се да ће ЛХЦ открити нешто - нову честицу, нову интеракцију, било шта уопште - што би нас усмерило ка нечем новом и узбудљивом, али за сада све те претраге нису успеле.
Многе бивше теорије предњег тркача о ономе што превазилази стандардни модел (попут суперсиметрије) полако се искључују. Овде би могло доћи у обзир кршење паритетне симетрије.
Скоро сва уобичајена хипотетичка проширења Стандардног модела укључују ограничење да само слаба нуклеарна сила крши симетрију паритета. (То је повезано са основном математиком модела, у случају да се питате како то функционише.) То значи да концепти попут суперсиметрије, аксије и лептокварка сви одржавају ову симетрију тамо где је и нигде другде.
Али погледајте, народе, ако се та уобичајена проширења не исцрпе, можда је време да проширимо наше видике.
Пилинг повратак паритет
Из тог разлога, тим истраживача потражио је кршење паритета у кешу података које је објавио експеримент Цомпацт Муон Соленоид (ЦМС) у ЛХЦ-у; детаљно су објавили своје резултате у студији објављеној 29. априла на серверу за штампање арКсив. Ово је била прилично шкакљива потрага, јер ЛХЦ није баш постављен да тражи кршења паритета. Али истраживачи су паметно смислили начин како то учинити тако што су прегледали остатке у интеракцијама између других честица.
Резултат: Нису пронађени наговештаји о кршењу паритета. Ура за стандардни модел (поново). Иако је разочаравајуће што ово истраживање није отворило нову границу физике, то ће помоћи у разјашњењу будућих претрага. Ако наставимо да претражујемо и још увек не проналазимо доказе за кршење паритета изван слабе нуклеарне силе, тада знамо да све што стоји изван стандардног модела мора имати неке исте математичке структуре као и та теорија основе и дозволити да само слаба нуклеарна сила изгледају другачије у огледалу.
