Zaawansowane badanie może otworzyć drogę do powstania nowych modeli fizyki cząstek elementarnych
Uwięzienie kwarków należy do najtrudniejszych problemów fizyki cząstek elementarnych. Cząstek tych nie da się wyizolować, a tym samym trudno je obserwować, gdyż są one zespolone i tworzą grupy hadronów. Dlatego też nie sposób badać ich ani obserwować w sposób bardziej bezpośredni niż na poziomie hadronów. Chromodynamika kwantowa (QCD) wyjaśnia, w jaki sposób kwarki i gluony wiążą się przy pomocy silnych oddziaływań, tworząc hadrony, w tym protony i neutrony. Dynamika uwięzienia kwarków może zostać sparametryzowana przy pomocy tzw. hadronowych elementów macierzy. W ramach projektu HPFPLATTICEQCD (High precision flavour physics using lattice QCD), finansowanego ze środków UE, naukowcy postanowili przeprowadzić wysoce precyzyjne obliczenia hadronowych elementów macierzy potrzebnych do analizy aktualnych i przyszłych danych eksperymentalnych metodą QCD na sieci. Głównym celem było przeprowadzenie rygorystycznych testów eksperymentalnych modelu standardowego — teoretycznej podstawy fizyki cząstek elementarnych — oraz nałożenie ograniczeń na możliwe nowe teorie wykraczające poza model standardowy. Zespół przeprowadził liczne badania dotyczące różnych obserwowanych wielkości zapachu, uzyskując w większości przypadków dokładniejsze wyniki i zmniejszając niepewności występujące we wcześniejszych badaniach. Przewidywania teoretyczne wskazywały na dobrą zgodność z wynikami doświadczalnymi. Wyniki te mogą zostać wykorzystane przez inne zespoły badawcze do poszukiwania nowej fizyki oraz określania ograniczeń nowych teorii. Ponadto naukowcy znaleźli szereg napięć w odchyleniach standardowych między przewidywaniami modelu standardowego a pomiarami eksperymentalnymi, a także niespójności w opisie modelu standardowego. Kilka z tych różnic wskazuje na pojawiające się globalne napięcie, a wyjaśnić je można przy pomocy fizyki wychodzącej poza model standardowy. Potrzebne są dodatkowe prace, aby potwierdzić istnienie tych napięć. Projekt HPFPLATTICEQCD umożliwił precyzyjny opis odchyleń od przewidywań modelu standardowego. Odchylenia takie, niedające się wyjaśnić przy pomocy modelu standardowego, mogą otworzyć nowe możliwości przed fizyką cząstek elementarnych.
Słowa kluczowe
Fizyka cząstek elementarnych, kwarki, uwięzienie koloru, QCD na sieci, model standardowy
