Отклонения экспериментальных данных от Стандартной модели

[Anton_Peplov]

А я же правильно, понимаю, что все частицы, открытые на LHC, были заранее предсказаны теорией? Пусть даже параметры этих частиц (например, масса) были известны не очень хорошо. И что это первый случай в истории, когда ускоритель нового класса (т.е. существенно больше предшественников) не открывает ни одной частицы, кроме предсказанных теорией?

Если так, то это, конечно, свидетельствует, что Стандартная модель очень хороша, раз она безупречно применима далеко за пределами тех энергий, по данным о которых она строилась. И вместе с тем как-то грустно, что новой физики нет и в обозримом будущем не предвидится.

К 2040 году CERN обещает 100-километровый Future Circular Collider, но это будет (сначала) электрон-позитронный коллайдер FCC-ee с максимальной энергией 365 ГэВ. Так что новая физика там может проявиться только за счёт статистики (светимость будет большая, в максимуме - на два порядка выше, чем у LHC, правда, это только при 91 ГэВ). Какие-нибудь редкие распады или отклонения частоты известных распадов от предсказаний теории... Потом, правда, планируется переделать его в протон-протонный коллайдер FCC-hh с энергией до 100 ТэВ, и если уж тут новую физику не найдут, то с мечтой можно будет проститься.

Но всё это пока ручкой по бумаге писано. Ещё даже проект FCC-ee окончательно не согласовали, а уж построят ли его и если да, то когда... В США вон SSC даже строить начали, и на 20% построили, что не помешало конгрессу его закрыть.

[zykov]

Anton_Peplov в сообщении #1540887 писал(а):

И вместе с тем как-то грустно, что новой физики нет и в обозримом будущем не предвидится.

List of unsolved problems in physics
Physics beyond the Standard Model
Дерзайте!

[Anton_Peplov]

zykov в сообщении #1540892 писал(а):

Дерзайте!

Спасибо, я в курсе (насколько можно быть в курсе из научпопа) и о вопросах к Стандартной модели типа "не предсказывает тёмную материю" и "несовместима с ОТО", и о её расширяющих её теориях. Под "нет новой физики" я имел в виду, что нет экспериментальных результатов на ускорителях, не укладывающихся в Стандартную модель. Новых частиц, новых распадов, которые можно воспроизвести и в которых тем самым не приходится сомневаться и которые надо объяснить.

А тёмная материя - дело тёмное. Даже тема MOND ещё не закрыта окончательно (сужу по тому, что статьи про MOND принимают в серьёзные журналы), хотя и далека от мейнстрима. А уж то, что тёмная материя не состоит из барионов - ещё более сильная гипотеза. Мейнстримная, но гипотеза.

Расширение же Стандартной модели теоретиками - дело благородное, но пока такие расширения делятся на уже опровергнутые экспериментом и ещё не проверенные. Когда/если хоть одно из них подтвердится в эксперименте, тогда и можно будет говорить о новой физике.

[Dmitriy40]

Anton_Peplov в сообщении #1540895 писал(а):

Под "нет новой физики" я имел в виду, что нет экспериментальных результатов на ускорителях, не укладывающихся в Стандартную модель.

Есть: ненулевая масса нейтрино, аномалии в распадах мюона, ещё несколько аномалий в распадах мезонов со значимостью от 3 до 5. Не уверен что всё это именно на LHC.
Прямо совсем уж новых или запрещённых распадов да, нет. Может что-то с бозоном Хиггса будет, но светимость нужна на пару порядков выше.

Anton_Peplov в сообщении #1540895 писал(а):

А уж то, что тёмная материя не состоит из барионов - ещё более сильная гипотеза. Мейнстримная, но гипотеза.

Гипотеза, но закрытая почти на 100%. Не точно, но никто так и не смог придумать вариант барионного тёмного вещества, любые варианты надёжно опровергаются наблюдениями (причём не еле-еле, а на порядок и порядки). Просто эти опровержения появляются в последние годы/десятилетия и в учебники не попадают. Как например с микролинзированием на маленьких (реликтовых) чёрных дырах, оценка сверху его частоты надёжно закрывает их как кандидатов в тёмное вещество.
Да и MOND фактически закрыта, она интересна лишь теоретически, практически же понадобится слишком сложная и тонкая подстройка под наблюдаемые данные (тут работай так, а вот тут иначе, а вон там вообще совсем по другому, и таких исключений десятки). Она как эпициклы для описания движения планет, при упорстве нагромоздить можно много и получится точно, но эта сложность так и будет расти с увеличением точности измерений, в отличие от более простой теории.

[Anton_Peplov]

Dmitriy40 в сообщении #1540901 писал(а):

ещё несколько аномалий в распадах мезонов со значимостью от 3 до 5

Прямо-таки до 5? Ссылку на такие результаты с 5 сигмами можно? А три сигмы уже не раз таяли как дым при наращивании статистики.

Тёмную материю в этой теме дальше обсуждать не хочу, про неё есть отдельная тема.

[Dmitriy40]

Ну прямо 5 сигм не помню, это уже уровень открытия, но вот 4.6 попадались. Может с чем и спутал, поищу.

[Anton_Peplov]

Dmitriy40 в сообщении #1540913 писал(а):

Ну прямо 5 сигм не помню, это уже уровень открытия

Ну так об открытиях и речь. Новостей про 3-4 сигмы я и сам видел много, но это "то ли есть, то ли нет, будем набирать статистику дальше". Прежде чем говорить о том, что экспериментальный результат не укладывается в Стандартную модель, нужно быть уверенным, что результат есть. А его нет (пока?). Может быть, повышение светимости LHC до HiLumi LHC поможет, но это по графику, в который нечасто укладываются в таких делах, в 2028 г.

[Dmitriy40]

Вот новость о нарушении CP-инвариантности с 6.7 сигм: https://nplus1.ru/news/2020/10/08/stran ... -asymmetry
Если я правильно понял, то в СМ оно не вписывается, в ней другие механизмы нарушения CP-инвариантности.
Вот аналогичная аномалия с другим мезоном (в тексте не указано, но в абстракте источника говорится о "более 5 сигм", весь не читал): https://nplus1.ru/news/2019/03/21/d0-meson-cp-violation
Не LHC, нейтрино, но тоже 5 сигм: https://nplus1.ru/news/2021/10/12/Sterile-neutrinos (обсуждение что возможно не всё так радужно - https://nplus1.ru/material/2021/10/25/s ... nos-are-go)
Ещё нейтрино, уже на 7 сигм от СМ: https://nplus1.ru/news/2018/09/29/ANITA-stau

[Anton_Peplov]

Dmitriy40, спасибо, интересно. Впрочем, не будем забывать, что все эти результаты ещё находятся в процессе принятия сообществом. Результаты по нейтринному эксперименту BEST и по распаду B-мезонов на LHCb совсем свежие (препринты осени 2021 г.). Результат LHCb по D-мезонам опубликован в 2019 г. в Phys. Rev. Lett. и процитирован 249 раз (серьёзное внимание к публикации). Результат с IceCube так с 2018 г. и остался препринтом, нигде не вышел (по крайней мере, Google Scholar не находит).
Выстрелит ли хоть что-то из всего этого, покажет только время.

[Anton_Peplov]

Еще одна новость об отклонении от Стандартной модели, на сей раз массы W-бозона. Аж семь сигм. Измерено на Тэватроне (Фермилаб), опубликовано в Science. Посмотрим, как отреагирует сообщество специалистов.
T. Aaltonen et al. High-precision measurement of the W boson mass with the CDF II detector. Science, 2022; 376 (6589): 170 DOI: 10.1126/science.abk1781
Научпоп от Science.
Релиз.

[kotenok gav]

Вот популярная статья (с большим количеством ссылок) про нарушения лептонной универсальности в распадах $B$-мезонов:
https://elementy.ru/LHC/novosti_BAK/433789/Usililos_raskhozhdenie_dannykh_LHCb_s_predskazaniyami_Standartnoy_modeli

[Anton_Peplov]

kotenok gav в сообщении #1552228 писал(а):

Вот популярная статья (с большим количеством ссылок) про нарушения лептонной универсальности в распадах $B$-мезонов:

3.1 сигмы. Выше по треду я уже просил не нести сюда ничего менее 5 сигм.
Этих трехсигмовых результатов столько уже рассеялось как дым после накопления статистики.

[Osmiy]

Наша Вселенная состоит из вещества, а не из равного количества вещества и антивещества. Это же за областью стандартной модели? И сколько это сигм?

[Anton_Peplov]

Osmiy в сообщении #1552486 писал(а):

Наша Вселенная состоит из вещества, а не из равного количества вещества и антивещества. Это же за областью стандартной модели?

Полагаю, это вне зоны ответственности Стандартной модели. Стандартная модель - это квантовая хромодинамика + электрослабая теория. Другими словами, теория сильных и электрослабых взаимодействий. Вопросы, откуда во Вселенной взялись частицы и почему одних больше, чем других - это уже из другой оперы.

[EUgeneUS]

Anton_Peplov
С точки зрения банальной эрудиции:

1. Наблюдаемое нарушение симметрии барионной материи требует нарушения CP-симметрии.
2. Стандартная модель не содержит никаких механизмов, объясняющих нарушение CP-симметрии. Хотя попытки такого объяснения и предпринимались.
3. Нарушение симметрии барионной материи не укладывается в Стандартную модель, также, как аномальная прецессия Меркурия не укладывалась в Ньютоновскую механику, и является одним из главных (если не главным) мотиватором для поиска "физики за пределами Стандартной модели".