Физики впервые обнаружили убедительные свидетельства чрезвычайно редкого процесса, который пытались зафиксировать более 40 лет. Эксперимент на Большом адронном коллайдере позволил учёным приблизиться к исследованию масштабов в миллиарды раз меньше атома. В будущем это может помочь раскрыть тайны тёмной материи и обнаружить неизвестные фундаментальные частицы.

Мир, который невозможно увидеть даже в самый мощный микроскоп

Международная группа исследователей из Кембриджского и Манчестерского университетов объявила о важном достижении в физике элементарных частиц.

3 ноября 2026 года учёные сообщили о первых убедительных свидетельствах чрезвычайно редкого распада частицы, который может стать новым инструментом изучения фундаментального устройства материи.

Исследование проводилось на Большом адронном коллайдере (LHC) Европейской организации по ядерным исследованиям CERN, расположенном на границе Швейцарии и Франции.

Физики надеются, что полученные результаты помогут им исследовать так называемую «зептовселенную» — условное название области чрезвычайно малых расстояний, где могут проявляться неизвестные современной науке частицы и силы.

Речь идёт о масштабах порядка одного зептометра — 10⁻²¹ метра.

Для сравнения: типичный размер атома составляет около 10⁻¹⁰ метра. Таким образом, зептометр примерно в 100 миллиардов раз меньше атома.

Открытие, которого ждали более 40 лет

В центре исследования оказался чрезвычайно редкий процесс распада частицы, содержащей так называемый beauty-кварк, или b-кварк.

Кварки относятся к фундаментальным строительным элементам материи. Из них состоят, в частности, протоны и нейтроны, образующие атомные ядра.

Некоторые частицы, содержащие b-кварки, существуют лишь около полутора триллионных долей секунды, после чего распадаются на другие частицы.

Однако один из возможных вариантов распада встречается исключительно редко.

Речь идёт о превращении нейтрального B-мезона в два мюона — элементарные частицы, похожие на электроны, но значительно более тяжёлые.

Согласно существующей теории, такой процесс происходит примерно один раз на десять миллиардов соответствующих распадов.

Физики искали его с 1984 года.

Теперь исследователям удалось получить первые убедительные свидетельства существования этого процесса благодаря анализу данных эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере.

Статистическая значимость результата составила 3,2 сигма. В физике элементарных частиц это считается свидетельством наблюдаемого процесса, но ещё не окончательным открытием, для которого обычно требуется уровень 5 сигма.

Почему это так важно для науки?

Современная физика описывает поведение элементарных частиц с помощью Стандартной модели.

Эта теория успешно объясняет огромное количество физических явлений и позволяет с высокой точностью предсказывать результаты экспериментов.

Однако она не даёт ответов на некоторые фундаментальные вопросы.

Например, учёные до сих пор не знают, из чего состоит тёмная материя и почему во Вселенной существует гораздо больше обычной материи, чем антиматерии.

Исследователи предполагают, что ответы могут скрываться в физических процессах, происходящих на чрезвычайно малых расстояниях.

Некоторые неизвестные частицы могут быть слишком тяжёлыми, чтобы их непосредственно произвели существующие ускорители.

Но даже в таком случае они теоретически способны оказывать косвенное влияние на распады уже известных частиц.

Поэтому особенно редкие процессы представляют огромный интерес.

Если их частота или другие характеристики будут отличаться от предсказаний Стандартной модели, это может стать признаком существования новой физики.

Пока обнаруженный процесс согласуется с действующей теорией. Но теперь у учёных появился новый способ проверять её с ещё большей точностью.

Может ли это помочь обнаружить тёмную материю?

Тёмная материя остаётся одной из главных загадок современной космологии.

По современным оценкам, на неё приходится около 85% всей материи во Вселенной.

При этом тёмная материя не излучает и не отражает свет, поэтому её невозможно наблюдать обычными телескопами.

О её существовании учёные судят прежде всего по гравитационному воздействию на галактики и другие космические структуры.

Несмотря на десятилетия исследований, частицы тёмной материи до сих пор не были достоверно обнаружены.

Некоторые теоретические модели предполагают, что неизвестные частицы могут влиять на чрезвычайно редкие распады материи.

Поэтому изучение таких процессов способно помочь физикам проверить гипотезы, выходящие за пределы Стандартной модели.

Однако важно подчеркнуть: новый эксперимент не является обнаружением тёмной материи и пока не доказывает существование неизвестных частиц.

Его значение заключается в появлении более чувствительного инструмента для их поиска.

Большой адронный коллайдер открывает новые возможности

Большой адронный коллайдер — крупнейший в мире ускоритель частиц.

Он расположен в подземном тоннеле длиной около 27 километров на границе Франции и Швейцарии.

Внутри установки пучки протонов разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом.

При столкновениях возникают многочисленные элементарные частицы, многие из которых существуют лишь ничтожные доли секунды.

Специальные детекторы фиксируют следы этих процессов, позволяя учёным восстанавливать происходившие взаимодействия.

Именно такие эксперименты привели в 2012 году к открытию бозона Хиггса — частицы, существование которой было предсказано теоретически почти за полвека до её обнаружения.

Новый результат получен в эксперименте LHCb, специализирующемся на изучении частиц, содержащих b-кварки.

Модернизация оборудования позволила значительно увеличить объём собираемых данных и повысить точность измерений.

Учёные хотят заглянуть ещё глубже

Доктор Гарри Клифф из Кембриджского университета, руководивший анализом данных, сравнил нынешний этап исследований с приближением к двери в ранее недоступный мир.

По словам физика, следующий шаг заключается в сборе дополнительных данных, которые позволят изучать редкие распады ещё точнее.

В международном проекте участвуют исследователи из десятков стран.

Планируемая дальнейшая модернизация детектора LHCb должна увеличить возможности регистрации редких процессов примерно в десять раз.

Это позволит проверять существующие физические теории с беспрецедентной точностью и искать косвенные признаки неизвестных частиц.

Однако будущее проекта осложняется вопросами финансирования.

Британское агентство UK Research and Innovation ранее отказалось от части финансирования запланированной модернизации.

Решение вызвало обеспокоенность среди исследователей, опасающихся, что сокращение инвестиций может ограничить участие Великобритании в будущих экспериментах.

Может ли открытие изменить наше понимание Вселенной?

История науки показывает, что некоторые из самых важных открытий начинались с наблюдения необычных процессов, которые сначала казались незначительными.

Изучение атомов привело к созданию квантовой механики, а исследования элементарных частиц позволили сформировать современные представления о структуре материи.

Сегодня физики пытаются продвинуться ещё дальше — к масштабам, на которых могут проявляться законы природы, пока неизвестные человечеству.

Новый результат CERN не означает, что учёные уже нашли эти законы.

Но впервые полученные свидетельства чрезвычайно редкого распада открывают дополнительные возможности для их поиска.

Возможно, именно дальнейшее изучение таких процессов однажды позволит объяснить природу тёмной материи, происхождение материи во Вселенной и другие фундаментальные загадки современной физики.

Пока же учёные сделали важный шаг к исследованию мира, который находится далеко за пределами возможностей обычного наблюдения.

И этот мир может оказаться значительно сложнее, чем мы сегодня представляем.

Источники:

The University of Manchester, 3 ноября 2026 года. Manchester physicists step closer to the ‘Zeptoverse’ after 42-year particle search.

https://www.manchester.ac.uk/about/news/manchester-physicists-step-closer-to-the-zeptoverse-after-42-year-particle-search/

BBC News, 3 ноября 2026 года. Scientists detect signals at the smallest scale ever explored.

The Times, 3 ноября 2026 года. Cern breakthrough offers first glimpse into the zeptoverse.

NEWSruDaily | Технологии и наука

А вы верите, что человечество однажды сможет полностью объяснить устройство Вселенной? Или некоторые её тайны навсегда останутся за пределами нашего понимания?

Поделитесь своим мнением в комментариях.

Читайте другие новости о научных открытиях, технологиях и исследованиях в рубрике «Технологии» на NEWSruDaily.com. Материалы доступны на русском и английском языках.