การสลายตัวที่หายากอย่างยิ่งบางอย่างดูเหมือนจะเกิดขึ้นบ่อยกว่า เซ็กซี่บาคาร่า ที่คาดไว้อนุภาคที่รู้จักกันน้อยที่เรียกว่า kaon อาจก้าวเข้าสู่สปอตไลท์
อนุภาคย่อยของอะตอมที่แปลกใหม่กำลังดึงดูดความสนใจสำหรับพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดในการทดลองที่เครื่องเร่งอนุภาคของญี่ปุ่น การสลายตัวของคาออนที่หายากดูเหมือนจะเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่คาดไว้ จากการทดลองของ KOTO หากผลที่ได้นั้นต้องพิจารณาอย่างละเอียดถี่ถ้วน มันสามารถบอกใบ้ถึงอนุภาคที่ไม่เคยเห็นมาก่อนที่จะทำลายทฤษฎีการครองราชย์ของนักฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งเป็นแบบจำลองมาตรฐาน
ยังมีโอกาสดีที่ผลงานของ KOTO จะถูกพลิกกลับ Yuval Grossman จาก Cornell University กล่าว แต่ “มีความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นอย่างยิ่งที่พวกเขาจะได้เห็นสิ่งใหม่ทั้งหมด”
โมเดลมาตรฐานอธิบายอนุภาคและแรงที่หนุนจักรวาล
แต่ก็ยังมีปริศนาให้แก้ เช่นทำไมในจักรวาลถึงมีสสารมากกว่าปฏิสสาร ( SN: 11/25/19 ) นักฟิสิกส์จึงไม่ละทิ้งศิลาหรือคาออนเพื่อพยายามทดสอบทฤษฎีนี้ อาณาจักรหนึ่งที่อยู่ภายใต้การตรวจสอบข้อเท็จจริงคือการสลายตัวของคาออนที่หายากมาก โมเดลมาตรฐานคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำว่าการสลายตัวเหล่านั้นหายากเพียงใด และ KOTO ซึ่งตั้งอยู่ที่ Japan Proton Accelerator Research Complex ใน Tokai ถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบการคาดการณ์นั้น
ตามแบบจำลองมาตรฐาน KOTO ควรจะมองเห็นเพียงเศษเสี้ยวของการเสื่อมสลายโดยเฉลี่ยในช่วงสองสามปีของข้อมูล แต่เมื่อเดือนกันยายนที่แล้ว ที่การประชุมนานาชาติเรื่อง Kaon Physics ในเมือง Perugia ประเทศอิตาลี นักวิจัยจาก KOTO ได้รายงานเบื้องต้นว่ามีการสลายตัวที่อาจเกิดขึ้นได้สี่ครั้ง
นักฟิสิกส์ Yau Wah จากมหาวิทยาลัยชิคาโก โฆษกร่วมของ KOTO กล่าวว่า “มันทำให้ผมขนลุกได้อย่างแน่นอน แต่การทดลองฟิสิกส์ของอนุภาคนั้นขึ้นชื่อเรื่องสัญญาณปลอมที่สามารถเลียนแบบอนุภาคจริงได้ ( SN: 8/5/16 ) ต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมก่อนที่จะอ้างว่าการสลายตัวนั้นเป็นเรื่องจริง Wah กล่าว
นั่นไม่ได้หยุดนักฟิสิกส์จากการพิจารณาความหมาย เอกสารทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้เสนอคำอธิบายสำหรับความผิดปกติ
KOTO กำลังค้นหาการสลายตัวของ kaon เป็นอนุภาคอื่นอีกสามอนุภาค หนึ่งในอนุภาคเหล่านั้น คือ ไพออน ทำให้เกิดแสงที่ KOTO ตรวจจับได้ อีกสองคนคือนิวตริโนและแอนตินิวตริโนแล่นผ่านเครื่องตรวจจับโดยไม่มีสัญญาณรบกวน นั่นหมายความว่า KOTO กำลังมองหาลายเซ็นเฉพาะ: หนึ่ง pion และไม่มีอะไรอื่น คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับการสลายตัวทั้งสี่คือ kaon อาจสลายตัวเป็นไพออน บวกกับอนุภาคชนิดใหม่ที่เหมือนกับนิวตริโน ไม่ทิ้งร่องรอยไว้ สถานการณ์ดังกล่าวจะทำซ้ำลายเซ็นแบบ one-pion ที่ KOTO กำลังค้นหาและอาจเกิดขึ้นบ่อยขึ้นโดยอธิบายถึงการผุกร่อนพิเศษ
แต่มีการจับ KOTO ศึกษา kaon ที่ไม่มีประจุไฟฟ้า
แต่การทดลองอื่นๆ ที่ศึกษา kaon ที่มีประจุนั้นไม่พบความผิดปกติ ความคลาดเคลื่อนนั้นอธิบายได้ยาก: หากมีอนุภาคใหม่จริงๆ ก็ควรปรากฏขึ้นสำหรับ kaon ทั้งสองประเภท
ยังมีวิธีแก้ปัญหานี้นักฟิสิกส์ Teppei Kitahara และเพื่อนร่วมงานรายงานในเอกสารที่ได้รับการยอมรับในPhysical Review Letters ตัวอย่างเช่น ขนาดต่างๆ ของการทดลอง kaon อาจเป็นส่วนหนึ่งของคำตอบ Kitahara จากมหาวิทยาลัยนาโกย่าในประเทศญี่ปุ่นกล่าวว่า “KOTO มีขนาดเล็กมาก” ที่ความยาวเพียงไม่กี่เมตร “นี่หมายความว่าอนุภาคใหม่ที่ไม่เสถียรสามารถหลบหนีจากเครื่องตรวจจับได้อย่างง่ายดาย”
ในเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่ อนุภาคจะหลบหนีโดยไม่มีใครสังเกตได้ยากขึ้น อนุภาคใหม่อาจสลายตัวเป็นอนุภาคอื่นๆ ที่สามารถมองเห็นได้ เพื่อไม่ให้เกิดซ้ำลายเซ็นหนึ่งพีออนของคาออนที่เน่าเปื่อย นั่นสามารถอธิบายได้ว่าทำไม KOTO ถึงเห็นการสลายตัวมากเกินไป แต่การทดลองอื่นไม่เห็น
ปัญหาไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในศักยภาพของอนุภาคที่จะหลบหนีออกจากอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังมาจากดาวระเบิดหรือซุปเปอร์โนวาซึ่งสามารถผลิตอนุภาคใหม่ได้ หากอนุภาคเหล่านั้นหลุดรอดจากซุปเปอร์โนวาได้ พวกมันก็จะพกพลังงานติดตัวไปด้วย แต่การสูญเสียพลังงานนั้นจะทำให้งบประมาณพลังงานที่ทราบของซุปเปอร์โนวาสกปรกทำให้คำอธิบายบางอย่างสำหรับการสลายตัวของคาออนไม่สามารถป้องกันได้นักฟิสิกส์ Bhupal Dev จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์และเพื่อนร่วมงานรายงานวันที่ 27 พฤศจิกายนที่ arXiv.org ดังนั้น Dev และเพื่อนร่วมงานจึงเสนออนุภาคที่จะติดอยู่ในซุปเปอร์โนวาโดยปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์ยังพิจารณาถึงความเชื่อมโยงที่อาจเกิดขึ้นกับปริศนาฟิสิกส์อื่นๆ ตัวอย่างเช่น การวัดทดลองไม่เห็นด้วยกับการทำนายคุณสมบัติแม่เหล็กของอนุภาคคล้ายอิเล็กตรอนที่เรียกว่ามิวออน ( SN: 9/19/18 ) นักฟิสิกส์ Xiaoping Wang จาก Argonne National Laboratory ในเมืองเลมอนท์ รัฐอิลลินอยส์ กล่าวว่า “ถ้าคุณต้องการอธิบายสิ่งนี้ … คุณต้องมีแบบจำลองที่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน” เธอและเพื่อนร่วมงานได้เสนออนุภาคสมมุติที่สามารถอธิบายปริศนาของมิวออนและ คาออนผุพังโดยไม่คาดคิด ทีมงานรายงานวันที่ 17 มกราคมที่ arXiv.org
ในขณะที่กรอสแมนไม่เชื่อว่าผลงานของโคโตะจะยังคงอยู่ เขายอมรับว่าลึกๆ แล้ว เขาหวังว่ามันจะเป็นเรื่องจริง “เมื่อคุณไปยังดินแดนที่ยังไม่ได้สำรวจ คุณจะต้องพร้อมสำหรับเซอร์ไพรส์เสมอ” เซ็กซี่บาคาร่า
