آیا فیزیک ذرات می‌تواند مدل استاندارد را بازنویسی کند؟

انستیتوی فیزیک هسته‌ای لهستان در بیانیه‌ای اعلام کرد:

در پرتوی آخرین تحلیل‌ها از فروپاشی بیوتی مزون‌ها، عصری جدید، عصر فیزیک جدید، در راه است.

بیوتی مزون یا مزون B، ذره‌ای زیراتمی است و بنابر مدل استاندارد فیزیک ذرات، چارچوب نظری ۴۰ ساله‌ای که تعامل‌های بنیادین ذرات سازنده‌ی مختلف ماده و نیروهای اولیه را توصیف می‌کند، آن‌ها باید در زاویه و فرکانس‌های خاصی دچار فروپاشی شوند.

جان کمپل، فیزیکدان نظری در لابراتور شتاب‌دهنده‌ی فرمی، می‌گوید:

ایجاد یک چارچوب کاملا جدید، بسیار دشوار است.

پژوهشگران اخیرا دریافته‌اند که بیوتی مزون‌ها کاملا با پیش‌بینی‌های مدل استاندارد مطابقت ندارند. به‌عنوان مثال، نشریه انستیتوی فوق الذکر، به دیتای سال ۲۰۱۱ و ۲۰۱۲ برخورد دهنده‌ی‌هادرونی بزرگ (LHC)، بزرگ‌ترین و قدرتمندترین شتاب دهنده‌ی ذرات در مرز فرانسه و سوییس، ارجاع می‌دهد. مارچین اخشانچ، فیزیک‌دان لهستانی، مدل تحلیلی جدیدی برای این دیتا ارائه داده است که مشخص می‌کند زاویه‌ی فروپاشی بیوتی مزون با آنچه که مدل استاندارد مشخص می‌کند، متفاوت است.

مارچین اخشانچ تاکید می‌کند که در دنیای فیزیک، یافته‌های جدید، کشف تلقی نمی‌شوند؛ زیرا انحراف‌های چنین دیتایی، چندان بزرگ نیستند. او در ایمیلی واضحا بیان می‌کند:

ما چنین مواردی را مشاهده می‌نامیم.

با این حال، این اختلاف مشاهده‌شده، بدین معنا است که مفهوم جاافتاده‌ی مدل استاندارد به بازبینی اندکی نیاز دارد. مدل استاندارد، جهان اطراف ما را در کوچک‌ترین ابعاد ممکن، در پایه‌ای‌ترین سطح، توضیح می‌دهد. این چارچوب نظری توضیح می‌دهد که ذرات سازنده‌ی جهان اطراف ما، ذرات بنیادی، چگونه با نیروهایی همچون الکترومغناطیس، در کنار یک‌دیگر قرار می‌گیرند.

در وب سایت مرکز سرن، سازمان اروپایی پژوهش فیزیک، که برخورد دهنده‌ی‌هادرونی بزرگ را در اختیار دارد، ذکر شده است که مدل استاندارد تقریبا تمامی نتایج تجربی را با موفقیت توضیح داده است و طیف وسیعی از پدیده‌ها را با دقت پیش بینی کرده است. در طول زمان و طی آزمایش‌های بسیار، مدل استاندارد به نظریه‌ی فیزیکی مقبولی تبدیل شد.

با آن که مدل استاندارد برای فیزیک‌دان‌ها مفید بوده است؛ اما آن‌ها مدتی است که می‌دانند مدل استاندارد همه چیز را در مورد دنیای زیراتمی توضیح نمی دهد. همانطور که سرن اشاره می‌کند، این نظریه تنها برای سه نیرو از چهار نیرو و با حذف نیروی گرانش، قادر به توجیه پدیده‌ها است. مدل استاندارد قادر به توجیه پدیده‌ای همچون ماده‌ی تاریک، ماده‌ی اسرارآمیزی که در کنار انرژی تاریک، ۹۶ درصد از جهان را تشکیل داده است، نیست. سوال اینجاست که ذرات تازه کشف‌شده، چگونه در این نظریه جای خواهند گرفت. علاوه بر این، ابهاماتی نیز پیرامون ذره‌ی بوزون هیگز، جز اصلی مدل استاندارد وجود دارد.