Tạo ra một chiến thắng khác cho Mô hình Chuẩn, lý thuyết thành công đáng chú ý mô tả cách tất cả các hạt cơ bản đã biết tương tác.
Các nhà vật lý đã thực hiện một phép đo chính xác nhất về việc lực yếu - một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên - tác dụng lên proton như thế nào.
Kết quả, được công bố hôm nay (ngày 9 tháng 5) trên tạp chí Nature, đúng như những gì Mô hình Chuẩn dự đoán, giáng một đòn mạnh nữa vào nỗ lực của các nhà vật lý trong việc tìm ra những kẽ hở trong lý thuyết và khám phá vật lý mới có thể giải thích vật chất tối và năng lượng tối là gì .
Mặc dù chiến thắng của nó, Mô hình tiêu chuẩn là không đầy đủ. Nó không giải thích vật chất tối và năng lượng tối, cùng nhau có thể chiếm hơn 95% vũ trụ và chưa bao giờ được quan sát trực tiếp. Lý thuyết cũng không kết hợp trọng lực hoặc giải thích tại sao vũ trụ chứa nhiều vật chất hơn phản vật chất.
Kiểm tra mô hình chuẩn
Một cách để hướng tới một lý thuyết hoàn chỉnh hơn là kiểm tra Mô hình Chuẩn nói gì về lực yếu, chịu trách nhiệm phân rã phóng xạ, cho phép các phản ứng hạt nhân giữ cho mặt trời chiếu sáng và điều khiển các nhà máy điện hạt nhân. Độ mạnh của các tương tác của lực yếu phụ thuộc vào cái gọi là điện tích yếu của hạt, giống như lực điện từ phụ thuộc vào điện tích và trọng lực phụ thuộc vào khối lượng.
"Chúng tôi chỉ hy vọng đây là một con đường để tìm ra vết nứt trong Mô hình Chuẩn", Greg Smith, nhà vật lý tại Cơ sở Máy gia tốc Quốc gia Jefferson ở Virginia, người quản lý dự án cho thí nghiệm Q-yếu nói.
Các nhà nghiên cứu đã thổi chùm tia điện tử vào một nhóm proton. Các spin của các electron là song song hoặc chống song song với chùm tia. Khi va chạm với các proton, các electron sẽ tán xạ, chủ yếu là do các tương tác liên quan đến lực điện từ. Nhưng cứ 10.000 hoặc 100.000 phân tán, Smith nói, một người đã xảy ra thông qua lực lượng yếu.
Không giống như lực điện từ, lực yếu không tuân theo sự đối xứng gương hay tính chẵn lẻ, như các nhà vật lý gọi nó. Vì vậy, khi tương tác thông qua lực điện từ, một electron tán xạ theo cùng một cách bất kể hướng quay của nó. Nhưng khi tương tác qua lực yếu, xác suất electron sẽ tán xạ phụ thuộc rất ít vào việc spin là song song hay chống song song, liên quan đến hướng mà electron đang di chuyển.
Trong thí nghiệm, chùm tia xen kẽ giữa các electron bắn với các spin song song và chống song song khoảng 1.000 lần một giây. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng sự khác biệt về xác suất tán xạ chỉ là 226,5 phần tỷ, với độ chính xác là 9,3 phần tỷ. Điều đó tương đương với việc phát hiện ra rằng hai đỉnh Everest giống hệt nhau khác nhau về chiều cao bởi độ dày của đồng xu đô la - với độ chính xác xuống bằng chiều rộng của một sợi tóc người.
Peter Blunden, nhà vật lý tại Đại học Manitoba, Canada, người không tham gia nghiên cứu cho biết: "Đây là sự bất đối xứng nhỏ nhất và chính xác nhất từng được đo trong sự tán xạ của các electron phân cực từ các proton". Sự đo lường, ông nói thêm, là một thành tích ấn tượng. Thêm vào đó, nó cho thấy rằng, trong cuộc săn tìm vật lý mới, những thí nghiệm năng lượng tương đối thấp này có thể cạnh tranh với các máy gia tốc hạt mạnh mẽ như Máy Va chạm Hadron Lớn gần Geneva, Blunden nói.
Mặc dù điện tích yếu của proton hóa ra khá giống với Mô hình Chuẩn đã nói, nhưng tất cả hy vọng sẽ không bị mất khi tìm kiếm vật lý mới vào một ngày nào đó. Các kết quả chỉ giới hạn những gì các vật lý mới có thể trông như thế nào. Ví dụ, Smith cho biết, họ loại trừ các hiện tượng liên quan đến tương tác electron-proton xảy ra ở các mức năng lượng dưới 3,5 volt teraelectron.
Tuy nhiên, sẽ thú vị hơn nhiều nếu họ tìm thấy thứ gì đó mới, Smith nói.
"Tôi đã thất vọng", ông nói với Live Science. "Tôi đã hy vọng cho một số sai lệch, một số tín hiệu. Nhưng những người khác cảm thấy nhẹ nhõm vì chúng tôi không ở xa những gì Mô hình Chuẩn dự đoán."
