Một loại hạt ít được biết đến gọi là kaon có thể đang bước vào ánh đèn sân khấu.
Các hạt hạ nguyên tử kỳ lạ đang thu hút sự chú ý cho hành vi bất ngờ của chúng trong một thí nghiệm tại máy gia tốc hạt của Nhật Bản. Theo phân tích của KOTO, các phân rã kaon hiếm dường như xảy ra thường xuyên hơn dự kiến. Nếu kết quả giữ được sự xem xét kỹ lưỡng hơn, nó có thể gợi ý về các hạt chưa từng thấy sẽ làm truất ngôi lý thuyết vật lý hạt trần, mô hình chuẩn.
Yuval Grossman của Đại học Cornell cho biết, vẫn có một cơ hội tốt, kết quả KOTO sẽ bị đảo ngược. Nhưng ở đó, có khả năng cực kỳ thú vị khi họ thấy một thứ hoàn toàn mới.
Mô hình chuẩn mô tả các hạt và lực làm nền tảng cho vũ trụ. Nhưng vẫn còn những câu đố cần giải quyết, chẳng hạn như tại sao lại có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ (SN: 11/11/19). Vì vậy, các nhà vật lý không để lại bất kỳ viên đá nào - hay kaon - trong những nỗ lực kiểm tra lý thuyết. Một lĩnh vực phải xem xét kỹ lưỡng là sự phân rã rất hiếm của kaons. Mô hình chuẩn dự đoán chính xác mức độ hiếm của các phân rã đó và KOTO, có trụ sở tại Tổ hợp nghiên cứu máy gia tốc Proton Nhật Bản ở Tokai, được chế tạo để kiểm tra dự đoán đó.
Các hạt hạ nguyên tử kỳ lạ đang thu hút sự chú ý cho hành vi bất ngờ của chúng trong một thí nghiệm tại máy gia tốc hạt của Nhật Bản. Theo phân tích của KOTO, các phân rã kaon hiếm dường như xảy ra thường xuyên hơn dự kiến. Nếu kết quả giữ được sự xem xét kỹ lưỡng hơn, nó có thể gợi ý về các hạt chưa từng thấy sẽ làm truất ngôi lý thuyết vật lý hạt trần, mô hình chuẩn.
Yuval Grossman của Đại học Cornell cho biết, vẫn có một cơ hội tốt, kết quả KOTO sẽ bị đảo ngược. Nhưng ở đó, có khả năng cực kỳ thú vị khi họ thấy một thứ hoàn toàn mới.
Mô hình chuẩn mô tả các hạt và lực làm nền tảng cho vũ trụ. Nhưng vẫn còn những câu đố cần giải quyết, chẳng hạn như tại sao lại có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ (SN: 11/11/19). Vì vậy, các nhà vật lý không để lại bất kỳ viên đá nào - hay kaon - trong những nỗ lực kiểm tra lý thuyết. Một lĩnh vực phải xem xét kỹ lưỡng là sự phân rã rất hiếm của kaons. Mô hình chuẩn dự đoán chính xác mức độ hiếm của các phân rã đó và KOTO, có trụ sở tại Tổ hợp nghiên cứu máy gia tốc Proton Nhật Bản ở Tokai, được chế tạo để kiểm tra dự đoán đó.
Theo mô hình tiêu chuẩn, KOTO lẽ ra chỉ nhìn thấy một phần nhỏ của sự phân rã, trung bình, trong một vài năm dữ liệu có giá trị. Nhưng vào tháng 9 năm ngoái, tại Hội nghị quốc tế về Vật lý Kaon ở Perugia, Ý, các nhà nghiên cứu từ KOTO đã báo cáo sơ bộ về tiền thưởng của bốn sự phân rã tiềm năng.
Chắc chắn rằng, nhà sản xuất tóc của Yig Wah, Yau Wah, thuộc trường đại học Chicago, đồng phát ngôn viên của KOTO. Nhưng các thí nghiệm vật lý hạt nổi tiếng với các tín hiệu giả có thể bắt chước các hạt thực (SN: 8/5/16). Nghiên cứu bổ sung phải được thực hiện trước khi tuyên bố sự phân rã là có thật, Wah nói.
Điều đó đã ngăn chặn các nhà vật lý xem xét các hàm ý. Đã có một loạt các bài báo khoa học đã đề xuất giải thích cho sự bất thường.
KOTO đang tìm kiếm sự phân rã cụ thể của kaon thành ba hạt khác. Một trong những hạt đó, một pion, tạo ra ánh sáng mà KOTO phát hiện. Hai người còn lại, một neutrino và một antineutrino, đi xuyên qua máy dò mà không có một đốm sáng. Điều đó có nghĩa là KOTO đang tìm kiếm một chữ ký cụ thể: một pion và không có gì khác. Một lời giải thích khả dĩ cho bốn phân rã là kaon có thể đang phân rã thành pion cộng với một loại hạt mới, như neutrino, không để lại dấu vết. Kịch bản đó sẽ tái tạo chữ ký một pion mà KOTO đang tìm kiếm và có thể xảy ra thường xuyên hơn, giải thích các phân rã thêm.
Nhưng có một cái bẫy. KOTO nghiên cứu các kaon không có điện tích, nhưng các thí nghiệm khác nghiên cứu các kaon tích điện không thấy sự bất thường. Sự khác biệt đó rất khó để giải thích: Nếu hạt mới thực sự tồn tại, nó sẽ hiển thị cho cả hai loại kaon.
Tuy nhiên, vẫn có nhiều cách giải quyết vấn đề này, nhà vật lý Teppei Kitahara và các đồng nghiệp đã báo cáo trong một bài báo được chấp nhận trong Thư đánh giá vật lý. Ví dụ, các kích thước khác nhau của thí nghiệm kaon có thể là một phần của câu trả lời. Kitahara, thuộc Đại học Nagoya, Nhật Bản cho biết, chỉ dài vài mét, nhưng KOTO rất nhỏ so với các thí nghiệm kaon khác. Điều này có nghĩa là các hạt mới không ổn định có thể dễ dàng thoát khỏi máy dò.
Trong một máy dò lớn hơn, nó khó khăn hơn để các hạt thoát ra ngoài không quan sát được. Các hạt mới có thể phân rã thành các hạt khác có thể được phát hiện, do đó chữ ký một pion của các kaon phân rã sẽ được sao chép. Điều đó có thể giải thích tại sao KOTO nhìn thấy sự phân rã dư thừa nhưng các thí nghiệm khác không được.
Các vấn đề phát sinh không chỉ ở các hạt Có khả năng thoát ra khỏi các thiết bị trong phòng thí nghiệm, mà còn từ các ngôi sao nổ tung, hoặc siêu tân tinh, có thể tạo ra các hạt mới. Nếu những hạt đó thoát khỏi siêu tân tinh, chúng sẽ mang theo năng lượng bên mình. Nhưng sự mất năng lượng đó sẽ làm mất ngân sách năng lượng đã biết của supernovas, đưa ra một số lời giải thích cho sự phân rã kaon không thể tin được, nhà vật lý Bhupal Dev của Đại học Washington ở St. Louis và các đồng nghiệp đã báo cáo vào ngày 27 tháng 11 tại arXiv.org. Vì vậy, Dev và các đồng nghiệp đề xuất một hạt sẽ bị mắc kẹt bên trong các siêu tân tinh bởi sự tương tác của nó với các hạt khác.
Các nhà khoa học cũng đang xem xét các kết nối tiềm năng với các câu đố vật lý khác. Ví dụ, các phép đo thử nghiệm không đồng ý với các dự đoán về tính chất từ của các hạt giống như electron gọi là muon (SN: 9/19/18). Nếu bạn muốn giải thích về vấn đề này, bạn cần một mô hình vượt ra ngoài mô hình chuẩn, theo nhà vật lý học Xiaoping Wang của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne ở Lemont, Ill. phân rã kaon bất ngờ, nhóm báo cáo ngày 17 tháng 1 tại arXiv.org.
Trong khi Grossman hoài nghi rằng kết quả KOTO Cảnh sẽ đứng vững, anh thừa nhận rằng, sâu thẳm, anh hy vọng đó là sự thật. Khi bạn đi đến lãnh thổ hoàn toàn chưa được khám phá, bạn luôn phải sẵn sàng cho những điều bất ngờ.
Chắc chắn rằng, nhà sản xuất tóc của Yig Wah, Yau Wah, thuộc trường đại học Chicago, đồng phát ngôn viên của KOTO. Nhưng các thí nghiệm vật lý hạt nổi tiếng với các tín hiệu giả có thể bắt chước các hạt thực (SN: 8/5/16). Nghiên cứu bổ sung phải được thực hiện trước khi tuyên bố sự phân rã là có thật, Wah nói.
Điều đó đã ngăn chặn các nhà vật lý xem xét các hàm ý. Đã có một loạt các bài báo khoa học đã đề xuất giải thích cho sự bất thường.
KOTO đang tìm kiếm sự phân rã cụ thể của kaon thành ba hạt khác. Một trong những hạt đó, một pion, tạo ra ánh sáng mà KOTO phát hiện. Hai người còn lại, một neutrino và một antineutrino, đi xuyên qua máy dò mà không có một đốm sáng. Điều đó có nghĩa là KOTO đang tìm kiếm một chữ ký cụ thể: một pion và không có gì khác. Một lời giải thích khả dĩ cho bốn phân rã là kaon có thể đang phân rã thành pion cộng với một loại hạt mới, như neutrino, không để lại dấu vết. Kịch bản đó sẽ tái tạo chữ ký một pion mà KOTO đang tìm kiếm và có thể xảy ra thường xuyên hơn, giải thích các phân rã thêm.
Nhưng có một cái bẫy. KOTO nghiên cứu các kaon không có điện tích, nhưng các thí nghiệm khác nghiên cứu các kaon tích điện không thấy sự bất thường. Sự khác biệt đó rất khó để giải thích: Nếu hạt mới thực sự tồn tại, nó sẽ hiển thị cho cả hai loại kaon.
Tuy nhiên, vẫn có nhiều cách giải quyết vấn đề này, nhà vật lý Teppei Kitahara và các đồng nghiệp đã báo cáo trong một bài báo được chấp nhận trong Thư đánh giá vật lý. Ví dụ, các kích thước khác nhau của thí nghiệm kaon có thể là một phần của câu trả lời. Kitahara, thuộc Đại học Nagoya, Nhật Bản cho biết, chỉ dài vài mét, nhưng KOTO rất nhỏ so với các thí nghiệm kaon khác. Điều này có nghĩa là các hạt mới không ổn định có thể dễ dàng thoát khỏi máy dò.
Trong một máy dò lớn hơn, nó khó khăn hơn để các hạt thoát ra ngoài không quan sát được. Các hạt mới có thể phân rã thành các hạt khác có thể được phát hiện, do đó chữ ký một pion của các kaon phân rã sẽ được sao chép. Điều đó có thể giải thích tại sao KOTO nhìn thấy sự phân rã dư thừa nhưng các thí nghiệm khác không được.
Các vấn đề phát sinh không chỉ ở các hạt Có khả năng thoát ra khỏi các thiết bị trong phòng thí nghiệm, mà còn từ các ngôi sao nổ tung, hoặc siêu tân tinh, có thể tạo ra các hạt mới. Nếu những hạt đó thoát khỏi siêu tân tinh, chúng sẽ mang theo năng lượng bên mình. Nhưng sự mất năng lượng đó sẽ làm mất ngân sách năng lượng đã biết của supernovas, đưa ra một số lời giải thích cho sự phân rã kaon không thể tin được, nhà vật lý Bhupal Dev của Đại học Washington ở St. Louis và các đồng nghiệp đã báo cáo vào ngày 27 tháng 11 tại arXiv.org. Vì vậy, Dev và các đồng nghiệp đề xuất một hạt sẽ bị mắc kẹt bên trong các siêu tân tinh bởi sự tương tác của nó với các hạt khác.
Các nhà khoa học cũng đang xem xét các kết nối tiềm năng với các câu đố vật lý khác. Ví dụ, các phép đo thử nghiệm không đồng ý với các dự đoán về tính chất từ của các hạt giống như electron gọi là muon (SN: 9/19/18). Nếu bạn muốn giải thích về vấn đề này, bạn cần một mô hình vượt ra ngoài mô hình chuẩn, theo nhà vật lý học Xiaoping Wang của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne ở Lemont, Ill. phân rã kaon bất ngờ, nhóm báo cáo ngày 17 tháng 1 tại arXiv.org.
Trong khi Grossman hoài nghi rằng kết quả KOTO Cảnh sẽ đứng vững, anh thừa nhận rằng, sâu thẳm, anh hy vọng đó là sự thật. Khi bạn đi đến lãnh thổ hoàn toàn chưa được khám phá, bạn luôn phải sẵn sàng cho những điều bất ngờ.
0 Comments:
Đăng nhận xét