十代の小さな世界、量子の世界は、好きな味を持っているかもしれません。
もちろん、ちょっとしたアイスクリームコーンのことではありません。パーティクルの世界は、「フレーバー」と呼ばれる3つのキャンプに分かれています（理由は質問しないでください）。たとえば、電子は1つのフレーバーを表し、独自のフレーバーを持つミューオンとタウというほぼ同じ特性を持つ2つの他の粒子があります。私たちは長い間、3つのフレーバーすべてが同等の立場にあるべきだと疑っていましたが、証明されていませんでした。
しかし、悲しいことに、長年のコライダー実験は、おそらくすべてが偶数ではないことを示唆し始めています。
これらの実験の結果はまだ暫定的であり、標準モデルと呼ばれる素粒子物理学の聖書に亀裂が確実に発見されたと主張するほど重要ではありません。しかし、結果が持続すれば、それは暗黒物質から宇宙の起源まですべてを理解するための入り口を開く可能性があります。ご存知のように、現代物理学における主要な未解決の問題。
標準フレーバー
素粒子物理学の標準モデルは最高を支配し、何十年にもわたって世界中の実験からの猛攻撃に成功しています。この理論は、宇宙の4つの基本的な力のうちの3つ（電磁気、強い核、弱い核）の理解を単一の量子バナーの下で統一します。すべてが言ったように、それはすべての科学で最もよくテストされた理論であり、基本的な相互作用の広範な配列を説明することができます。
つまり、標準モデルをいじる必要はありません。
しかし、私たちは、亜原子世界のこの絵が完全とはほど遠いことを知っています。いくつか例を挙げると、ニュートリノの質量を説明したり、暗黒物質についての手掛かりを与えたりするものではありません。圧倒的多数の物理学者は、これまでに知られていない、標準モデルが説明できるすべてのことと説明できないことを網羅する別の理論があると信じています。
残念なことに、その理論がどのように見えるのか、それがどのような予測をするのかがわかりません。したがって、生命、宇宙、およびその間のすべてに対する完全な答えがわからないだけでなく、それらの答えを得る方法もわかりません。
「より良い理論」のヒントを見つけるために、研究者たちは標準モデルの不完全性や誤った予測を探しています-その理論の亀裂はおそらくより大きな何かへの扉を開くかもしれません。
標準モデルの多くの予測の1つは、電子やクォークのような小さな孤立した粒子であるレプトンの性質に関係しています。レプトンは3つのクラスに分類されます。 世代 または フレーバー あなたが尋ねる物理学者に応じて。フレーバーが異なるパーティクルは、質量が異なることを除いて、すべて同じプロパティを共有します。たとえば、電子、ミューオン、タウ粒子はすべて同じ電荷とスピンを持っていますが、ミューオンは電子よりもタウよりもはるかに多く、異なるフレーバーを持っています。
標準モデルによれば、電子のこれら3つのフレーバーはまったく同じように動作するはずです。基本的な相互作用は、これらのそれぞれを等しい確率で生成する必要があります。自然は単にそれらの違いを区別できないので、実際にあるフレーバーを別のフレーバーよりも優先することはありません。
3つのフレーバーについて言えば、自然はナポリのアプローチを採用しています。
美しい結果
ただし、これはすべての理論であり、テストする必要があります。長年にわたり、CERNのラージハドロンコライダーやBaBar施設で行われた実験のようなさまざまな実験が行われ、そこでは基本的な粒子が大量の衝突で一緒に粉砕されます。それらの衝突から生成された結果の粒子は、自然が最も深いレベルでどのように機能するかについての手がかりを提供する可能性があります。そして、これらの衝突のいくつかは、自然が他のレプトンの味よりも好きかどうかを確認するように設計されています。
特に、ボトムクォークと呼ばれる粒子の一種は、レプトンへの崩壊を本当に楽しんでいます。時にはそれは電子になります。時々ミューオン。時にはタウ。しかし、何があっても、3つのフレーバーすべてが残骸から出現する可能性は同じです。
物理学者は何億ものそのようなボトムクォーク崩壊を蓄積することに成功し、数年前からデータに何か奇妙なことが現れました：自然はこれらの相互作用においてタウ粒子を他のレプトンよりも少し好んでいるようでした。ただし、統計的にはほとんど意味がなかったため、これらの結果を単なる統計的な変化として簡単に排除することができました。おそらく、すべてを均等にするための衝突を十分に実行できなかっただけかもしれません。
しかし、年月が経つにつれ、結果は停滞しました。スペインのバレンシア大学の物理学者アントニオピッチは、11月にプレプリントデータベースarXivで公開されたこの研究のレビューで指摘しています。タウ粒子の明らかな好意に関して、自然はかなり頑固に見えます。結果はまだ決定的ではありませんが、何年にもわたるさまざまな実験にわたるその永続性は、本当の頭のスクラッチャーを生み出しました。
それほど標準的でないモデル
標準モデルでは、レプトンのさまざまなフレーバーは、ヒッグスボソンとの相互作用を通じて、…まあ、フレーバー…を獲得します。フレーバーがヒッグスと相互作用するほど、その質量は大きくなります。しかし、それ以外の場合、自然はそれらを区別しません。したがって、すべてのフレーバーがすべての相互作用で等しく表示されるはずであるという予測。
しかし、これらのいわゆる「フレーバーの異常」が実際に私たちの宇宙の真の特徴であり、データ収集のいくつかのバグだけではない場合、自然が電子やミュー粒子よりもタウ粒子にもっと注意を向けるべき理由を説明する方法が必要です。 1つの可能性として、複数の種類のヒッグスボソンが飛び回っている可能性があります。1つは電子とミュー粒子の質量を提供するもので、もう1つはタウが特に好きで、相互作用からより頻繁に飛び出すことができるものです。
もう1つの可能性は、タウと対話する追加の粒子があることです。これは、実験ではまだ見られない粒子です。あるいは、レプトン反応のささやきを通してのみ明らかになる自然の基本的な対称性があるかもしれません-言い換えれば、これらのあいまいでまれな相互作用でのみ現れる自然の新しい力。
エビデンスが固執するまで（現時点では、この差の統計的有意性は約3シグマであり、これは99.3％の確率でこの結果が単なるまぐれであるのに対し、素粒子物理学の「ゴールドスタンダード」は5シグマです。または99.97％）、確実にわかりません。しかし、証拠が厳しくなる場合、この新しい洞察を使用して標準モデルを超えた新しい物理を見つけることができ、非常に初期の宇宙の物理など、現在説明できない可能性を説明する可能性が開かれます。暗黒物質で。
