Världen i det teensy-lilla, kvantområdet, kan ha en favorit smak.
Vi talar inte om itty-bitty glass kottar, naturligtvis. Partiklarnas värld delas upp i tre läger, kallade smaker (frågar inte varför). Till exempel representerar elektronerna en smak, och det finns två andra partiklar med nästan identiska egenskaper, muon och tau, som har sina egna smaker. Vi har länge misstänkt - men inte bevisat - att alla tre smaker ska vara på samma sätt.
Men tyvärr börjar år med kolliderexperiment tyder på att kanske inte allt är jämnt.
Resultaten av dessa experiment är fortfarande tentativa och inte tillräckligt signifikanta för att hävda den fasta upptäckten av en spricka i bibeln från partikelfysik som kallas standardmodellen. Men om resultaten håller upp kan det öppna porten till att förstå allt från mörk materia till universums ursprung. Du vet, stora olösta problem i modern fysik.
Standard smaker
Standardmodellen för partikelfysik är den högsta och lyckas genomgå angrepp av tester från experiment runt om i världen under decennier. Denna teori förenar vår förståelse av tre av de fyra grundläggande krafterna i universum - elektromagnetism, stark kärnkraft och svag kärnkraft - under ett enda kvantbanner. Sammantaget är det den mest testade teorin inom hela vetenskapen, som kan förklara en enorm mängd grundläggande interaktioner.
Med andra ord klarar du helt enkelt inte med standardmodellen.
Och ändå, vi vet att denna bild av den subatomära världen är långt ifrån perfekt. Bara för att nämna några exempel, förklarar det inte neutrino-massor eller ger oss en ledtråd om mörk materia. Den överväldigande majoriteten av fysiker tror att det finns en annan teori, hittills okänd, som omfattar allt som standardmodellen kan förklara och de saker den inte kan.
Den sämre saken är att vi inte vet hur den teorin ser ut eller vilka förutsägelser den kan göra. Så inte bara vet vi inte de fullständiga svaren på livet, universum och allt däremellan, vi vet inte heller hur vi får dessa svar.
För att hitta antydningar om "En bättre teori" är forskare på jakt efter eventuella brister eller falska förutsägelser av standardmodellen - en spricka i den teorin kan kanske öppna upp dörren till något större.
En av de många förutsägelserna i standardmodellen rör leptonernas natur, som är små, ensamma partiklar som elektroner eller kvarkar. Leptonerna grupperas i tre klasser, kända som generationer eller smaker beroende på vilken fysiker du frågar. Partiklar med olika smaker delar alla samma egenskaper utom med olika massor. Till exempel har elektron, muon och tau-partikeln alla samma elektriska laddning och snurr, men muon överväger elektron och tau ännu mer - de har olika smaker.
Enligt standardmodellen borde dessa tre smaker i elektronen uppträda exakt samma. Grundläggande interaktioner bör producera var och en av dessa med lika sannolikhet; naturen kan helt enkelt inte skilja skillnaden mellan dem, så den gynnar inte en smak framför en annan.
När det gäller de tre smakerna tar naturen den napolitanska inställningen: alla av dem.
Ett vackert resultat
Men det är allt teori, och det bör testas. Under åren har olika experiment, som de som genomförts i Large Hadron Collider vid CERN och BaBar-anläggningen, där grundläggande partiklar krossas i massiva kollisioner. De resulterande partiklarna som producerats från dessa kollisioner kunde ge ledtrådar om hur naturen fungerar på det djupaste av nivåerna. Och några av dessa kollisioner har utformats för att se om naturen gillar en smak av lepton framför de andra.
I synnerhet åtnjuter en typ av partikel, kallad bottenkvarken, verkligen att ruttna till leptoner. Ibland blir det en elektron. Ibland en muon. Ibland en tau. Men oavsett vad, alla tre smaker har en lika chans att komma ut från vraket.
Fysiker har lyckats samla hundratals miljoner sådana bottenkvarknedgångar, och från några år sedan dök upp något konstigt i uppgifterna: Naturen tycktes gynna taupartiklar i dessa interaktioner lite mer än de andra leptonerna. Det var dock knappt statistiskt signifikant, så det var lätt att vinka bort dessa resultat som en enda statistisk fluke; kanske hade vi bara inte kört tillräckligt med kollisionerna för att allt ska jämnas ut.
Men när åren har gått har resultatet fastnat, som fysikern Antonio Pich, universitetet i Valencia i Spanien, påpekar i en översyn av denna forskning som publicerades i förtryckdatabasen arXiv i november. Naturen ser ganska envis ut när det gäller dess uppenbara favoritism av taupartikeln. Resultatet är fortfarande inte avgörande, men dess uthållighet genom åren och genom olika experiment har gett en verklig head-scratcher.
Inte så standard
I standardmodellen får de olika smakerna av leptoner sin ... tja, smak ... genom deras interaktioner med Higgs-boson: Ju mer en smak interagerar med Higgs, desto större är dess massa. Men annars skiljer inte naturen sig mellan dem, varför förutsägelsen att alla smaker ska visas lika i alla interaktioner.
Men om dessa så kallade "smakanomalier" verkligen är ett verkligt inslag i vårt universum och inte bara något fel i datainsamlingen, så behöver vi något sätt att förklara varför naturen borde bry sig mer om taupartikeln än elektron eller muon. En möjlighet är att det kan finnas fler än en typ av Higgs-boson som flyger runt - en för att tillhandahålla massorna av elektron och muon, och en annan som är särskilt förtjust i tau, så att den kan springa ut ur interaktioner oftare.
En annan möjlighet är att det finns extra partiklar som pratar med tau - partiklar som vi inte har sett i experiment ännu. Eller kanske finns det någon grundläggande symmetri av naturen som avslöjar sig endast genom viskningar av leptonreaktioner - med andra ord, en ny naturkraft som bara dyker upp i dessa dunkla, sällsynta interaktioner.
Tills vi har funnit bevisen (just nu är den statistiska betydelsen av denna skillnad omkring 3-sigma, vilket representerar en 99,3% chans att detta resultat bara är en fluke, medan "guldstandarden" för partikelfysik är 5-sigma, eller 99,97%), kan vi inte veta säkert. Men om bevisen strammas upp kan vi potentiellt använda denna nya insikt för att hitta ny fysik utöver standardmodellen och öppna upp möjligheten att förklara det för närvarande oförklarliga, som fysiken i det mycket tidiga universum eller vad som hinner på med mörk materia.
