Физики измерили самую сильную силу во Вселенной с рекордной точностью

В мире физики произошло эпохальное событие: ученые впервые смогли напрямую измерить константу &алфа;с (альфа-с), определяющую силу сильного ядерного взаимодействия между кварками и глюонами. Исследование, опубликованное в журнале Натуре, коренным образом меняет наши представления об одной из основных сил, удерживающих Вселенную, и предоставляет результат в несколько раз точнее всех предыдущих расчетов. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает в материале.

Сильное взаимодействие — это сила, которая «склеивает» кварки внутри протонов и нейтронов. Несмотря на то, что она является самой мощной из четырех фундаментальных сил природы, ее изучение всегда было сложной задачей для ученых. Параметр &алфа;с является основой теории квантовой хромодинамики (ККД). Его особенность в том, что при высоких энергиях эта сила ослабевает, а при низких — становится настолько мощной, что наблюдать кварки в свободном состоянии становится невозможно.

Отказ от моделей и новый метод

По данным иксбт.ком, до этого момента эксперименты, проводившиеся с помощью детекторов ATLAS и КМС в таких крупных лабораториях, как КЭРН, опирались на определенные теоретические модели. Это повышало вероятность ошибок в измерениях. В новом же исследовании ученые впервые отказались от моделей, объединив экспериментальные данные низких энергий с решеточной квантовой хромодинамикой (латтике ККД).

В этом методе время и пространство представляются в виде специальной сетки (решетки), а уравнения ККД решаются напрямую на основе фундаментальных принципов. Профессор Тринити-колледжа Стефан Синт (Стефан Синт) отметил, что именно такой подход позволил обойти сложности, связанные с «заточением» кварков (конфайнментом), и получить точные цифры без дополнительных предположений.

Полученные результаты показывают, что уровень погрешности новой константы в два раза меньше общей погрешности всех предыдущих измерений. Самое главное, что имеющиеся небольшие ошибки носят исключительно статистический характер и связаны с методом Монте-Карло. Это обеспечивает прозрачность и научную строгость результата.

Значение для Большого адронного коллайдера

Это открытие имеет огромное практическое значение для экспериментов на Большом адронном коллайдере (ЛХК). Теперь физики смогут значительно сократить теоретические неопределенности при анализе протон-протонных столкновений. Это повышает чувствительность при поиске явлений новой физики за пределами Стандартной модели — например, темной материи или неизвестных частиц.

Резюмируя, измерение константы &алфа;с с такой высокой точностью открывает новую эру в понимании законов микромира Вселенной. Это огромный шаг не только для теоретической физики, но и для всех областей науки, изучающих возникновение Вселенной и ее фундаментальное устройство. Теперь ученые смогут более точно предсказывать поведение сил, управляющих космосом.