Sciencemag.cz
Doporučujeme
V první studii svého druhu na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) testoval projekt CMS (Compact Muon Solenoid), zda kvarky top (t, svrchní) dodržují Einsteinovu speciální teorii relativity. Přesněji řečeno se ověřovala platnost Lorentzovy symetrie: výsledky experimentů jsou nezávislé na orientaci nebo rychlosti experimentu (experimentální soustavy). Kupodivu to není předpoklad úplně samozřejmý. Některé „rozšiřující“ teorie, včetně konkrétních modelů teorie strun, totiž předpovídají, že při velmi vysokých energiích speciální relativita přestane fungovat a experimentální pozorování budou záviset na orientaci experimentu v časoprostoru.
Stopy takového narušení Lorentzovy symetrie by mohly být pozorovatelné i při nižších energiích, včetně podmínek v LHC, ale navzdory předchozím snahám nebyly na LHC ani na jiných urychlovačích dosud nikdy nalezeny.
V nedávné studii projekt CMS hledal narušení Lorentzovy symetrie pomocí párů kvarků top – nejhmotnějších známých elementárních částic. Závislost na orientaci experimentu by v tomto případě znamenala, že rychlost, s jakou vznikají dvojice kvarků top ve srážkách protonů s protony na LHC, by se měnila v čase.
Přesněji řečeno, protože se Země otáčí kolem své osy, směr svazků protonů na urychlovači LHC a průměrný směr kvarků top produkovaných ve srážkách v centru experimentu CMS se mění také v závislosti na denní době. V důsledku toho, a pokud by existoval preferovaný směr v časoprostoru, by se míra produkce párů kvarků top také měnila v závislosti na denní době. Proto by zjištění odchylky od konstantní rychlosti současně znamenalo objevení preferovaného směru v časoprostoru.
Nový výsledek CMS, který je založen na datech z druhého běhu LHC, souhlasí s předpokladem konstantní rychlosti, což znamená, že Lorentzova symetrie není porušena. Získané limity až stonásobně vylepšují výsledky předchozího hledání narušení Lorentzovy symetrie na bývalém urychlovači Tevatron.
A. Hayrapetyan et al, Searches for violation of Lorentz invariance in top quark pair production using dilepton events in 13 TeV proton-proton collisions, Physics Letters B (2024). DOI: 10.1016/j.physletb.2024.138979
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno
