Đề xuất một dạng vật lý mới để giải thích phân rã của hạt hạ nguyên tử

Các nhà vật lý trường đại học bang Florida (FSU) tin là mình đã có câu trả lời về những bất thường trong phân rã hiếm của một hạ nguyên tử tên là Kaon, vốn được các nhà nghiên cứu thực hiện thí nghiệm KOTO tại Cơ sở nghiên cứu máy gia tốc Proton Nhật Bản nêu vào năm ngoái.

Phó giáo sư vật lý Takemichi Okui và trợ lý giáo sư vật lý Kohsaku Tobioka xuất bản một công trình “New Physics Implications of Recent Search for KL→π0νν¯ at KOTO” trên Physical Review Letters, trong đó đề xuất phân rã này là một hạt mới có thời gian sống cực ngắn nên tránh được việc dò trong các thực nghiệm tương tự.

“Đây là một sự phân rã hiếm”, Okui nói. “Do quá hiếm nên người ta chưa từng thấy nó lần nào. Tuy nhiên nếu hiện tượng này là đúng thì chúng ta phải giải thích nó như thế nào? Chúng ta nghĩ đây là một điều có thể chăng”.

Các hạt Kaon là những hạt được tạo ra từ một quark và một hạt phản quark. Các nhà khoa học nghiên cứu chức năng của chúng – bao gồm cả sự phân rã của chúng – để hiểu tốt hơn về hoạt động của những hạt này.

Nhưng năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại thí nghiệm KOTO đã nêu bốn trường hợp của một phân rã hiếm của hạt này, có thể thuộc dạng quá hiếm để dò được. Quan sát này vi phạm mô hình chuẩn của vật lý, vốn để giải thích các lực tương tác cơ bản của vũ trụ và những phân loại về các hạt cơ bản 

Theo tính toán của họ, đó có thể là hai triển vọng có thể của các hạt mới. Trong một kịch bản, họ đề xuất Kaon có thể phân rã thành một pion – một hạt cơ bản có khối lượng gấp 270 lần một hạt electron – và một số loại của hạt mà người ta chưa thể quan sát được. Hoặc các nhà nghiên cứu tại thí nghiệm KOTO có thể chứng kiến quá trình tạo ra và phân rã của một thứ mà các nhà vật lý vẫn còn chưa biết.

Các nhà nghiên cứu tại Nhật Bản trực tiếp vận hành một dữ liệu đặc biệt để xác nhận xem liệu những quan sát trước đây có thực sự dò được các hạt mới hoặc đơn giản là nhiễu.

“Nếu nó được xác nhận, thật thú vị bởi nó toàn toàn là điều chúng ta không chờ đợi”, Tobioka nói. “Nó cũng có thể chỉ là nhiễu, nhưng cũng có thể là không. Trong trường hợp này, việc chờ đợi đó là nhiễu rất thấp. Mỗi sự kiện hay mỗi lần quan sát đều rất đáng chú ý, và trong trường hợp này là bốn”. 

Đồng tác giả nghiên cứu của Okui và Tobioka là Teppei Kitahara và Yotam Soreg từ Viện nghiên cứu Công nghệ Israel, Gilad Perez từ Viện nghiên cứu Khoa học Weizmann  cũng ở Israel.

Thanh Phương dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2020-03-physics-subatomic-particle.html