В революционном исследовании, проведенном на большом адронном коллайдере (LHC), в сотрудничестве с CMS было изучено поведение топ-кварков в связи со специальной теорией относительности Эйнштейна. Это исследование, опубликованное 23 января 2025 года, подтверждает, что основные принципы теории относительности остаются неизменными даже в экстремальных условиях.
Центральным элементом этого исследования является концепция симметрии Лоренца, которая утверждает, что экспериментальные результаты не зависят от ориентации или скорости эксперимента. Хотя специальная теория относительности зарекомендовала себя с течением времени, некоторые теоретические модели, в частности определенные модели теории струн, предполагают, что при очень высоких энергиях принципы теории относительности могут перестать действовать, что приведет к наблюдаемым эффектам в зависимости от ориентации эксперимента.
Исследование в сотрудничества с CMS сосредоточилось на топ-кварках, самых тяжелых известных элементарных частицах. Анализируя пары этих кварков, произведенных в протон-протонных столкновениях, команда стремилась выявить возможные вариации в темпах производства, которые могли бы указывать на нарушение симметрии Лоренца. Учитывая вращение Земли, направление протонных пучков и среднее направление производимых топ-кварков будут колебаться в течение дня. Постоянная скорость производства будет означать, что симметрия Лоренца действительна.
Результаты второго этапа LHC не показывают отклонений, поддерживая справедливость теории Эйнштейна. Это исследование установило новые пределы для потенциальной величины параметров, которые указывали бы на нарушение симметрии, улучшив предыдущие результаты до фактора 100.
Результаты открывают путь для будущих исследований симметрии Лоренца на основе данных третьего этапа LHC. Более того, они открывают возможности для изучения других тяжелых частиц, включая бозон Хиггса и бозоны W и Z, которые могут быть исследованы только на LHC. Последствия этих открытий могут значительно улучшить наше понимание фундаментальной физики и основных принципов Вселенной.