Кварки остались элементарными: БАК подтвердил Стандартную модель

До 37 ТэВ — именно до такого энергетического порога физики коллаборации CMS не обнаружили признаков внутренней структуры у кварков. Масштабное исследование на Большом адронном коллайдере подтвердило, что «кирпичики» материи остаются элементарными, а экзотические теории о дополнительных измерениях и миниатюрных чёрных дырах пока не находят подтверждения в реальности.

Физики анализировали угловые распределения диджетов — пар частиц, вылетающих при столкновении протонов на энергии 13 ТэВ. С помощью детектора CMS учёные измеряли переменную χ_dijet, крайне чувствительную к любым отклонениям от общепринятой теории. Вместо поиска конкретных новых частиц исследователи применили метод эффективной полевой теории. Это позволило искать косвенные «отпечатки» физики за пределами известных законов, даже если сами гипотетические объекты слишком тяжелы для прямого рождения в ускорителе.

Границы экзотической физики

Полученные данные почти идеально совпали с предсказаниями квантовой хромодинамики. Учёные зафиксировали небольшие аномалии в диапазонах масс выше 6 ТэВ, однако они пока классифицируются как статистические флуктуации. Результаты позволили установить самые жёсткие ограничения в истории науки. Теперь существование квантовых чёрных дыр исключено для масс ниже 8,5 ТэВ, а виртуальный обмен гравитонами в моделях с дополнительными измерениями не обнаружен вплоть до отметки в 13,4 ТэВ.

Эта работа фактически закрывает целый пласт теоретических моделей, предсказывавших «новую физику» в непосредственной близости от текущих мощностей коллайдера. Устойчивость Стандартной модели на таких масштабах заставляет пересмотреть ожидания от будущих экспериментов. Фундаментальная наука теперь ориентируется на запуск БАК с повышенной светимостью, где накопленная статистика позволит заглянуть ещё глубже в структуру пространства-времени.