Физики использовали самую массивную частицу во Вселенной, чтобы проверить теорию Эйнштейна. Что же они обнаружили?

120 лет назад Альберт Эйнштейн представил специальную теорию относительности, которую неоднократно пытались опровергнуть. Эта теория описывает, как частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света, а также взаимосвязь времени, пространства и энергии. Используя самый мощный в мире ускоритель частиц, Большой адронный коллайдер, ученые проверили, подчиняются ли истинные кварки специальной теории относительности. Истинные кварки — это самые тяжелые фундаментальные частицы во Вселенной, масса которых примерно в 340 000 раз превышает массу электрона. Исследователи полагают, что эта частица может раскрыть принципы, выходящие за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц, основанной на специальной теории относительности, что может указывать на существование новой физики. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics Letters B, сообщает Interesting Engineering.

Физики разработали эксперимент для проверки возможности нарушения симметрии Лоренца парами истинных кварков, что является ключевой характеристикой специальной теории относительности Эйнштейна.

Симметрия Лоренца — это концепция, предполагающая, что законы физики остаются инвариантными, то есть неизменными, относительно преобразований Лоренца. Эти преобразования представляют собой набор математических уравнений, описывающих, как изменяются координаты пространства и времени при переходе от одной системы отсчета наблюдателя к другой.

Любое нарушение симметрии Лоренца считается отклонением от Стандартной модели физики элементарных частиц. Ученые искали такие нарушения во время эксперимента, в ходе которого проверяли, изменяется ли скорость образования пар истинных кварков при столкновении протонов в зависимости от времени суток.

По мере вращения Земли вокруг своей оси направление пучков протонов в Большом адронном коллайдере и направление, в котором создаются истинные кварки при столкновениях, изменяется. Это связано с тем, что пучки протонов направлены в фиксированном пространственном направлении, но по мере вращения нашей планеты относительное направление этих пучков и создаваемых частиц изменяется по отношению к наблюдателю.

Если существует особое направление в пространстве-времени, которое не предсказывает специальная теория относительности Эйнштейна, то скорость образования пар истинных кварков должна варьироваться в течение суток в зависимости от положения Земли относительно эксперимента. Если бы такое изменение было обнаружено, это означало бы нарушение симметрии Лоренца и существование новой физики за пределами специальной теории относительности Эйнштейна.

Однако, когда физики исследовали данные эксперимента, они не нашли никаких изменений. Скорость образования пар истинных кварков оставалась постоянной, независимо от времени суток. Это указывает на то, что симметрия Лоренца не была нарушена, и теорию Эйнштейна не удалось опровергнуть. Это еще раз подтверждает, что Эйнштейн был прав.