Физики подтвердили теорию относительности Эйнштейна в экспериментах с топ-кварками на Большом адронном коллайдере

27.01.2025 10:20:00 | iXBT.com

Коллаборация CMS (Компактный мюонный соленоид) на Большом адронном коллайдере впервые провела исследование, проверяющее соответствие поведения топ-кварков специальной теории относительности Эйнштейна. Результаты исследования подтверждают фундаментальный принцип Лоренцевой симметрии.

Специальная теория относительности, наряду с квантовой механикой, является краеугольным камнем Стандартной модели физики элементарных частиц. В её основе лежит концепция Лоренцевой симметрии, согласно которой результаты экспериментов не зависят от ориентации или скорости проведения эксперимента.

Детектор CMS. Источник: CERN

Некоторые теоретические модели, включая определённые варианты теории струн, предсказывают, что при очень высоких энергиях специальная теория относительности может нарушаться, и результаты экспериментов начнут зависеть от их ориентации в пространстве-времени. Следы такого нарушения Лоренцевой симметрии теоретически могли бы наблюдаться даже при более низких энергиях, достижимых на БАК.

В ходе исследования учёные анализировали поведение пар топ-кварков – самых массивных из известных элементарных частиц. Если бы существовало нарушение Лоренцевой симметрии, то скорость образования пар топ-кварков в протон-протонных столкновениях менялась бы в зависимости от времени суток, поскольку Земля вращается вокруг своей оси, меняя ориентацию пучков протонов и направление вылета топ-кварков относительно гипотетического «предпочтительного» направления в пространстве-времени.

Анализ данных, собранных во время второго сеанса работы БАК, показал постоянную скорость образования пар топ-кварков, что подтверждает сохранение Лоренцевой симметрии и валидность специальной теории относительности. Полученные результаты позволили установить новые, более жёсткие ограничения на параметры возможного нарушения симметрии, улучшив предыдущие измерения, выполненные на коллайдере Теватрон, в 100 раз.

Это исследование открывает путь для дальнейших поисков возможных нарушений Лоренцевой симметрии с использованием данных третьего сеанса работы БАК, а также для изучения процессов с участием других тяжёлых частиц, таких как бозон Хиггса и W- и Z-бозоны.

Подробнее