При изучении позитрония — экзотического атома, который состоит из электрона и его зеркального партнера из антивещества позитрона, группа физиков обнаружила несоответствие его свойств теоретическим предсказаниям. Эта разница может свидетельствовать о феномене за пределами Стандартной физической модели. Эксперимент был много раз повторен, расчеты тоже — результаты не сходятся. Тем не менее, авторы не спешат делать громких заявлений.

Поскольку атом позитрония не содержит ядерной материи, физики могут изучать их, не беспокоясь о сложностях слабых и сильных ядерных сил, которые незаметно, но значимо меняют свойства атома. Для того чтобы предсказать свойства позитрония, физикам нужно использовать только относительно простые квантовые теории электрических или магнитных сил, или квантовую электродинамику, пожалуй, самую точную и проверенную теорию в физике. Это делает позитроний идеальным инструментом для поисков новой физики, считают ученые из Колледжа Франклина и Маршалла.

Как и обычный атом, позитроний может абсорбировать и излучать свет и другое электромагнитное излучение только в определенных частотах, так как электрон и позитрон внутри него прыгают с одного квантового состояния к другому. Теоретики могут вычислить эти длины волн точно с помощью квантовой электродинамики. Любые расхождения между прогнозами и экспериментальными данными указывают на следы новой физики, пишет Science.

Однако осуществить такие сравнения не так-то просто. Ученые-теоретики годами проводят сложнейшие вычисления, а атомы позитрония не существуют в природе, так что экспериментаторы должны создавать их сами, стреляя позитронами в мишень. Полученные атомы живут не долго — через долю микросекунды электрон и позитрон сталкиваются и уничтожают друг друга во вспышке гамма-лучей.

Тем не менее физик Дэвид Кэсседи и его коллеги смогли получить облака примерно из 100 000 атомов позитрония и подвергнуть их действию микроволн, чтобы запустить переход между парой квантовых состояний. Они обнаружили, что переход осуществляется при 18,50102 ГГц, что противоречит теоретическим предсказаниям — 18,49825 ГГц. Эти два значения отличаются в 4,5 раза от суммарной экспериментальной и теоретической погрешностей, что чуть меньше пятикратного стандарта для объявления открытия.

И все же исследователи не спешат заявлять на весь мир о прорыве и проявляют осторожность. В прошлом уже находили несоответствия между предсказаниями и экспериментами в поведении позитрония, которые оказались разрешены более точными измерениями.

Другая, более важная причина — новые результаты намекают на то, что квантовая электродинамика, основанная на фундаментальных предположениях, где-то неверна. А это слишком дерзкое заявление.

«Не стоит слишком явно и открыто не соглашаться с квантовой электродинамикой, — пояснил Кэссиди. — Это как драться с Майком Тайсоном — шансов на победу нет».

На возможный сбой в Стандартной модели указывает исследование физиков, работающих на детекторе LHCb Большого адронного коллайдера, которые проверяли на прочность один из основных принципов физики — гипотезу универсальности лептонов.