Основоположник теории струн усомнился в открытии «новой физики» на БАК
Гипотетический сверхтяжелый бозон, чьи следы недавно были найдены на Большом адронном коллайдере, может являться не первым представителем «новой физики», а комбинацией из шести верхних кварков и шести антикварков, пишут физики в статье, размещенной в электронной библиотеке Arxiv.org
В декабре 2015 года в социальных сетях и в микроблогах начали распространяться слухи о том, что БАК удалось обнаружить следы «новой физики» в виде сверхтяжелого бозона, чей распад порождает пары фотонов с общей энергией в 750 гигаэлектронвольт. Для сравнения, масса бозона Хиггса составляет 126 ГэВ, а топ-кварк, самая тяжелая элементарная частица, весит 173 ГэВ, что в четыре раза меньше, чем масса частицы, породившей фотоны.
Об открытии «новой физики» ученые ЦЕРН могли заявить еще в марте, во время ежегодной конференции по последним результатам работы БАК. Однако они решили не делать этого, как рассказывают источники в научной среде, из-за того, что уровень достоверности открытия – важнейший для физики частиц параметр – чуть-чуть не дотягивал до уровня в 5 сигма.
Колин Фроггатт (Colin Frogatt) из университета Глазго (Шотландия) и его коллега Хольгер Нильсен (Holger Nielsen), один из основоположников теории струн из Института Нильса Бора (Дания), заявляют, что для существования подобных частиц не обязательно придумывать «новую физику» – вполне возможно, что этот всплеск был порожден особой системой из дюжины обычных кварков.
Как объясняют физики, при определенных обстоятельствах две и более элементарных частицы могут образовывать особые «связанные состояния», в которых свобода их движения ограничивается их взаимодействием друг с другом и в которых они не могут покинуть систему без приложения энергии из внешнего источника. Простейшим примером такой системы является обычный атом водорода – он состоит из двух частиц, электрона и протона, связанных друг с другом и не способных разорвать эту связь без «помощи» со стороны окислителей или фотонов.
По расчетам Фроггатта и Нильсена, подобное состояние, причем очень стабильное, может возникать в системе из шести «обычных» верхних кварков и шести их антиподов – верхних анти-кварков. Как утверждают ученые, обмен бозонами Хиггса и глюонами между этими частицами будет порождать силы, делающие подобную квазимолекулу крайне стабильной.
В сумме, масса этих частиц составляет примерно 2000 ГэВ, что означает, что примерно 1350 ГэВ приходится на энергию связей между частицами. Как считает Любош Мотль (Lubos Motl), известный чешский физик-теоретик, работавший в Гарварде, столь высокую энергию связей будет объяснить достаточно сложно, но это в принципе возможно сделать.
Другая проблема у решения Фроггатта и Нильсена заключается в том, что распад подобного «коллектива» на пару фотонов является одним из самых редких вариантов аннигиляции этой частицы. Иными словами, БАК изначально должен был «увидеть» другие варианты распада S-частицы, а не пары фотонов с энергией в 750 ГэВ.
«Крайне сложно представить, как подобная сложная конструкция вообще проходит через процесс аннигиляции – все 12 частиц в ней должны исчезнуть фактически мгновенно. Такое может происходить только в очень определенных ситуациях. В любом случае, простота этой модели крайне привлекательна, особенно в том случае, если мы не найдем следов действительно новой физики», — прокомментировал исследование Мотль.
Ознакомиться с работами ученых:
Colin D. Froggatt, Holger B. Nielsen
Production and Decay of 750 Gev state of 6 top and 6 anti top quarks
arXiv:1605.03909 [hep-ph]