Físicos da África do Sul captaram os sinais do pesado bóson Madal, que interage com a matéria comum e escura

Sinais de bósons pesados ​​pesando cerca de 270 e 750 GeV, de acordo com os resultados do processamento de dados experimentais do ATLAS e CERN. Ilustração do relatório anual do grupo sul-Africano no CERN para 2015-2016, (p. 22)

Duas experiências separadas detector ATLAS e Compact Muon Solenoid (CMS) no Large Hadron Collider do CERN dá motivos para supor a existência de uma nova massa de partículas elementares de cerca de 270 GeV . De acordo com os cálculos de físicos teóricos da República da África do Sul, Índia e Suécia, para o novo bóson, o desvio padrão da expectativa matemática em valor absoluto não excede três sigma, ou seja, a probabilidade do próximo valor real cair no intervalo de confiança é de 99,7%.


Visualização de um experimento real na colisão de dois prótons e dois múons de alta energia em um solenoide compacto de múons. Ilustração: Taylor L / McCauley T / CERN Uma

nova partícula elementar é proposta para ser chamada de bóson de Madala: “madala” é traduzida do Zulu como “antiga”.

Se sua existência for confirmada, essa partícula nos aproximará da solução de um dos maiores mistérios do Universo - o que é matéria escura. Madala pode se tornar a primeira partícula conhecida que é capaz de interagir com a matéria escura.


Identificação do bóson de Higgs a partir de dados obtidos no detector ATLAS. Ilustração do artigo científico " Procure a produção de pares de bósons de Higgs no estado final bb¯bb¯ a partir de colisões pp em √s = 8 TeV com o detector ATLAS"/ ATLAS Collaboration

Madala é muito diferente do bóson de Higgs, inaugurado no mesmo LHC em 2012. O Madala é mais pesado, quando se decompõe, o bóson de Higgs é formado. Mas o mais importante é que Madala, em teoria, interage com a matéria escura.

" Madala é importante para nossa compreensão do universo, através dele podemos fazer contato com a matéria escura ”, explica o professor Bruce Mellado, da Escola de Física da Universidade Witwatersrand (África do Sul), principal autor de trabalhos científicos.“ Até agora, não tínhamos um objeto capaz disso. Esta pode ser a primeira dessas instalações. ”

Como os cientistas concluíram que Madala se comunica com a matéria escura? Muito simples Como matéria escura é sinônimo de "algo incompreensível", a energia incompreensível do bóson pode ser explicada apenas pelo contato com a matéria escura. Esta é uma explicação grosseira, mas muito lógica.

“Algo incompreensível” (um tipo indefinido de matéria, isto é, matéria escura não-barion) é responsável por aproximadamente 26,8% da massa estimada do Universo . Não participa de interações fortes e eletromagnéticas, mas é observado apenas em efeitos gravitacionais. Embora ninguém saiba o que é, ele deve existir para cumprir as leis físicas em sua versão moderna. E esse "algo" é muito grande: para comparação, a matéria bariônica comum representa apenas 4,9% da massa do Universo .


ATLAS. : Claudia Marcelloni / CERN

Para testar a teoria do bóson de Madala, os participantes das colaborações ATLAS e CMS acabaram de disponibilizar os resultados daqueles experimentos em que os cientistas africanos confirmaram sinais de uma nova partícula elementar com um erro de três sigma. Essas experiências foram realizadas em 2015 e 2016 para confirmar os padrões (hipótese de Madala) encontrados nos dados experimentais da Corrida I, ou seja, antes do fechamento do LHC por dois anos e meio no final de 2012. Novos dados experimentais confirmaram a hipótese de Madal com alta confiabilidade. O projeto Madala é administrado pelo Grupo de Física de Alta Energia (HEP) há 35 anos de 35 jovens estudantes e pesquisadores da África do Sul e de outros países africanos, assistidos por físicos da Universidade Witwatersrand, além de colegas da Índia e da Suécia.

A publicação de novos dados experimentais do ATLAS e CMS foi realizada como parte da 38ª conferência internacional sobre física de alta energia ICHEP2016 , que será realizada em Chicago de 3 a 10 de agosto de 2016.

O professor Mellado diz que a matéria escura é a nova fronteira da física moderna. Cientistas de todo o mundo estão competindo em quem pode entender o que é antes. China e Japão anunciaram planos para construir seus próprios coletores, o que ajudará a determinar a essência da matéria escura e da energia escura.

O bóson de Madala ajudará a complementar ou substituir o Modelo Padrão- Uma construção teórica na física de partículas elementares que descreve as interações eletromagnéticas, fracas e fortes de todas as partículas elementares. A descoberta do bóson de Higgs ajudou a preencher a lacuna do Modelo Padrão, mas ainda é incapaz de explicar uma série de outros fenômenos, incluindo a existência de matéria escura e gravidade.

“A física moderna está em uma encruzilhada. A situação é semelhante aos tempos de Einstein e dos pais da mecânica quântica, diz Bruce Mellado. - A física clássica não conseguiu explicar uma série de fenômenos. Como resultado, novos conceitos revolucionários foram necessários, como a relatividade e a física quântica, que levaram à formação da física moderna, como a conhecemos. ”

A descoberta de Madala e outros bósons W pesados ​​será evidência da existência de forças e partículas que não eram conhecidas anteriormente. A confirmação dessas descobertas se tornará a base para a formulação de novas teorias físicas fundamentais.

Deve-se notar que, em meados de 2015, os físicos da Academia Húngara de Ciências também anunciaram a descoberta de outro novo bóson pesando 17 MeV (32,7 vezes mais pesado que um elétron), de acordo com os resultados dos experimentos do LHC e a possível descoberta da quinta interação fundamental. Teoricamente, esse bóson também pode interagir com a matéria escura. A descoberta de cientistas húngaros passou despercebida até 2016, quando esses cálculos foram confirmados por físicos teóricos da Universidade da Califórnia em Irvine .

Relatório Anual do Grupo CERN da África do Sul 2015-2016 Para obter informações sobre novos bósons pesados, consulte as páginas 22-23.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397279/