
Физики из Университета Пенсильвании и Университета штата Аризона (США) опубликовали исследование, в котором предложили способ проверки одной из фундаментальных физических теорий. Как сообщает издание Penn Today, эксперимент на Большом адронном коллайдере (БАК) способен опровергнуть ключевые предположения струнной теории.
Одним из недостатков теории струн является то, что она оперирует многомерной алгеброй и огромным количеством возможных вселенных, что делает ее чрезвычайно сложной для экспериментальной проверки.
Струнная теория пытается объединить квантовую механику (поведение элементарных частиц) и общую теорию относительности Эйнштейна (гравитацию). Эта теория считает, что все частицы — это крошечные вибрирующие струны, действующие в более чем четырех измерениях. Однако ее сложно проверить экспериментально, поскольку она проявляется лишь при очень высоких энергиях.

Исследователи решили действовать от обратного: найти такое состояние материи, существование которого струнная теория исключает. По их расчетам, таким состоянием стала пятичастичная структура (5-плет), состоящая из частиц, объединенных слабым ядерным взаимодействием. В привычных теориях такие комбинации встречаются редко, а в рамках струнной — вообще невозможны. Однако экспериментальное подтверждение требует колоссальной энергии.
Одним из признаков существования таких частиц являются «исчезающие» следы на детекторах коллайдера. Частицы из 5-плета быстро распадаются на почти невидимые частицы и оставляют следы, которые резко обрываются. Подобные следы уже пытаются обнаружить эксперименты ATLAS и CMS, проведенные на БАК.

Пятичастичная структура интересна ученым не только из-за возможности опровергнуть струнную теорию, сообщается в пресс-релизе Penn Today.
Нейтральная частица из этой структуры может оказаться темной материей, которая составляет примерно 85% материи Вселенной и до сих пор остается загадкой.
Исследователи уже проверили существующие данные коллайдера, но пока не нашли нужного сигнала. Зато уточнили, где искать дальше. В будущем усиленные эксперименты на БАК позволят либо подтвердить существование этих частиц, либо окончательно исключить их.
Мы не стремимся опровергнуть струнную теорию любой ценой. Мы подвергаем ее строгой проверке.
Таким образом результаты дальнейших исследований на Большом адронном коллайдере могут оказать значительное влияние на современную физику, подтвердив или опровергнув одну из наиболее амбициозных теорий последних десятилетий.
Ранее мы рассказывали о новом ускорителе длиной 90 км, который может прийти на смену Большому адронному коллайдеру в 2040-х. Он поможет исследовать бозон Хиггса, протонные столкновения и откроет путь к новым технологиям.