Парадокс існування Всесвіту виявився нерозв'язним

Фізики з Північно-Західного, Гарвардського та Єльського університетів (США) провели експеримент ACME II і з рекордною точністю виміряли значення електричного дипольного моменту (ЭДМ) електрона — різницю між матеріальним центром частинки і зарядовим центром. Воно виявилося рівним нулю, що дозволило відкинути існування деяких гіпотетичних частинок, запропонованих в рамках Нової фізики. Відкриття цих частинок допомогло б вирішити ряд парадоксів, які стосуються існування Всесвіту. Стаття вчених опублікована в журналі Nature.

Властивості відомих елементарних частинок описується Стандартною моделлю, яка не може пояснити ряд фізичних явищ (наприклад, походження маси, нейтринні осциляції і походження темної маси). Для вирішення цієї проблеми вчені висунули ряд гіпотетичних принципів, що відносяться до Нової фізики. Згідно одному з них — суперсиметрії — кожної відомої елементарній частці відповідає важчий за масою суперпартнер. Наприклад, партнером електрона, який є фермионом, є бозон селектрон, а партнером глюона (який бозон) — ферміонів глюино. Однак досі ці гіпотези не були підтверджені експериментально.

Згідно теорії, присутність гіпотетичних частинок призводить до появи ненульового ЭДМ у електрона. Однак результати попередніх експериментів показали, що якщо ЭДМ у електрона існує, то для її виявлення потрібні прилади з надвисокою чутливістю. Стандартна модель пророкує, що ЭДМ у електрона все-таки є за порушення CP-інваріантності, але він занадто малий, щоб бути зрозумілим. Електричний дипольний момент, що виникає в теоріях Нової фізики, повинен бути набагато більше, при цьому чим більше маса частинки, тим менший ефект вона повинна надавати на ЭДМ.

Показано, що частка, чия маса еквівалентна енергії в 1-100 тераелектронвольт (Тев), повинна наводити електричний дипольний момент в проміжку від 10 до мінус 27-го ступеня до 10 у мінус 30-го ступеня елементарних зарядів на сантиметр (е*см). Це на порядок менше тієї величини, що була доступна експериментаторам до цього.

В експерименті ACME II, чутливість якого була в 10 разів вище, ніж у ACME I, фізики не знайшли свідчень ненульового ЭДМ. Це вказує на те, що гіпотетичні частинки, що порушують CP-інваріантності, якщо вони існують, мають настільки великими масами (вище 30 Тев), що не можуть бути виявлені на Великому адронному колайдері при поточних енергіях зіткнень.

Категория: Наука