Но, делая самые точные измерения формы электронов, группа ученых из Гарварда и Йельского университета во главе с профессорами Гарварда Джеральдом Габриэлсом, профессором физики Джорджа Фасмера Левереттом, Джоном Дойлом, профессором физики и коллегой из Йельского университета Дэвидом ДеМиллем, вызвали серьезные сомнения по поводу нескольких популярных теорий о том, что лежит за пределами бозона Хиггса. Их исследование описано в статье от 19 декабря, опубликованной в Science Express.
«Мы пытаемся увидеть в лаборатории любые отличия от того, что предсказывает Стандартная модель, например, то, что предпринимается на LHC», – сказал Дойл.
«Это необычно и приятно, что изысканная точность, достигнутая нашей небольшой командой в ее университетской лаборатории, исследует самый фундаментальный строительный блок нашей Вселенной с чувствительностью, которая дополняет то, что достигается тысячами на крупнейшем в мире ускорителе», – сказал Габриэльс. "Учитывая, что Стандартная модель не может объяснить, как вселенная материи могла возникнуть в результате большого взрыва, который создал по существу равные количества материи и антивещества, Стандартная модель не может быть последним словом."
Чтобы найти частицы, которые могут выйти за рамки Стандартной модели, исследовательская группа точно измеряет, как частицы влияют на форму электронов.
В соответствии со Стандартной моделью предсказывается, что электроны будут почти идеально круглыми, но большинство новых теорий того, что лежит за пределами Стандартной модели, также предсказывают, что электрон будет иметь гораздо большее – хотя и чрезвычайно крошечное – отклонение от идеальной округлости.
Команда ACME сообщила о самом чувствительном на сегодняшний день измерении деформации электрона. Их результаты показывают, что отклонение частицы от сферического совершенства, если оно вообще существует, должно быть меньше, чем предсказывается во многих теориях, которые включают новые частицы.
Это включает в себя множество вариантов теорий, известных как суперсимметрия.
Суперсимметрия предполагает новые типы частиц, которые дополняют частицы Стандартной модели.
Это может помочь объяснить, например, темную материю, загадочную субстанцию, составляющую большую часть Вселенной. Это также может помочь объяснить, почему масса частицы Хиггса оказывается такой же, как на Большом адронном коллайдере. Эти и многие другие факты о Вселенной не могут быть объяснены Стандартной моделью.
«Удивительно, что некоторые из этих предсказанных суперсимметричных частиц сжимали электрон в форме яйца», – сказал Дойл. «Наш эксперимент говорит нам, что этого просто не происходит на нашем уровне чувствительности», – сказал Дойл.
Чтобы проверить деформацию электрона, команда ACME ищет особую деформацию формы электрона, известную как электрический дипольный момент.
«Вы можете представить себе дипольный момент как то, что произошло бы, если бы вы взяли идеальную сферу, затем сняли тонкий слой с одного полушария и положили его поверх другой стороны», – сказал Демилль. «Чем толще слой, тем больше дипольный момент."
Команда измерила электрический дипольный момент электрона, используя электроны внутри полярной молекулы монооксида тория, которая усиливает деформацию. Они также уменьшают возможность ложных эффектов, которые могут указывать на деформацию электрона, когда ее нет.
Важно отметить, что тесты были более чем в десять раз более чувствительны, чем любые предыдущие поиски эффекта.
Чтобы почувствовать точность, Демилль говорит: «Представьте, что электрон разлетелся до размеров Земли.
Наш эксперимент позволил бы увидеть слой в десять тысяч раз тоньше человеческого волоса, перемещенный из южного в северное полушарие."
Хотя команда ACME еще не увидела доказательств существования новых частиц, они не сдаются.
«Мы с оптимизмом надеемся, что в ближайшие несколько лет сможем исследовать в десять раз более глубокий анализ», – сказал Габриэльсе. В таком случае эксперимент ACME останется сильным соперником в гонке за первые частицы, лежащие за пределами бозона Хиггса."