Парадокс існування Всесвіту виявився нерозв'язним

Фізики з Північно-Західного, Гарвардського та Єльського університетів (США) провели експеримент ACME II і з рекордною точністю виміряли значення електричного дипольного моменту (ЕДМ) електрона - різницю між матеріальним центром частинки і зарядовим центром. Воно виявилося рівним нулю, що дозволило відкинути існування деяких гіпотетичних частинок, запропонованих в рамках Нової фізики. Відкриття цих частинок допомогло б вирішити ряд парадоксів, що стосуються існування Всесвіту. Стаття вчених опублікована в журналі Nature.

Властивості відомих елементарних частинок описуються Стандартною моделлю, яка не може пояснити ряд фізичних явищ (наприклад, походження маси, осциляції нейтрино і походження темної маси). Для вирішення цієї проблеми вчені висунули ряд гіпотетичних принципів, що відносяться до Нової фізики. Відповідно до одного з них - суперсиметрії - кожної відомої елементарної частинки відповідає більш важкий по масі суперпартнери. Наприклад, партнером електрона, який є ферміоном, є бозон Селектрон, а партнером глюони (який бозон) - ферміон глюіно. Однак досі ці гіпотези не були підтверджені експериментально.

Відповідно до теорії, присутність гіпотетичних частинок призводить до появи ненульового ЕДМ у електрона. Однак результати попередніх експериментів показали, що якщо ЕДМ у електрона існує, то для його виявлення потрібні прилади з надвисокою чутливістю. Стандартна модель передбачає, що ЕДМ у електрона все-таки є через порушення CP-інваріантності, але він занадто малий, щоб бути помітним. Електричний дипольний момент, що виникає в теоріях Нової фізики, повинен бути набагато більше, при цьому чим більше маса частки, тим менший ефект вона повинна надавати на ЕДМ.

Показано, що частка, чия маса еквівалентна енергії в 1-100 тераелектронвольт (ТеВ), повинна наводити електричний дипольний момент в проміжку від 10 до мінус 27-го ступеня до 10 у мінус 30-го ступеня елементарних зарядів на сантиметр (е * см) . Це на порядок менше тієї величини, що була доступна експериментаторам до цього.

В експерименті ACME II, чутливість якого була в 10 разів вище, ніж у ACME I, фізики не знайшли свідчень ненульового ЕДМ. Це вказує на те, що гіпотетичні частинки, що порушують CP-інваріантність, якщо вони існують, мають настільки великими масами (вище 30 ТеВ), що не можуть бути виявлені на Великому адронному колайдері при поточних енергіях зіткнень.