Атом гелия — как туго натянутая струна: каждая нота, которую он издаёт, строго предсказана теорией. Но в последние годы точные измерения одной из таких «нот» — энергии, необходимой, чтобы вырвать электрон из возбуждённого атома гелия, — стали звучать чуть выше, чем положено. Расхождение крошечное, но оно повторяется в разных изотопах гелия, и случайностью это объяснить уже нельзя: 9 сигм — это как если бы монета выпала орлом сто раз подряд.
Одно из возможных объяснений — новая частица, лёгкая и неуловимая, которая слегка «подкручивает» пружину взаимодействия между электронами и ядром. Такая частица не входит в Стандартную модель, но если она существует, то должна влиять не только на гелий, но и на другие системы, где электроны связаны с античастицами. Авторы работы рассчитали, как гипотетическая частица сдвинула бы уровни энергии в позитронии — атоме, где вместо протона вокруг электрона вращается позитрон, его антипод.
Расчёты показывают: если новая частица действительно ответственна за гелиевую аномалию, то частота перехода между двумя состояниями позитрония должна сдвинуться на 0,25–0,85 МГц. Это немного — но современные спектроскопические методы способны уловить и такие сдвиги. Эксперимент по проверке этого предсказания стал бы решающим тестом: подтвердится сдвиг — и в физике появится новая сила, не объяснимая известными частицами.
Пружина, слегка растянутая в гелии, должна звякнуть и в позитронии. Услышим ли мы этот звон — покажет эксперимент.
Позитроний был впервые обнаружен в 1951 году Мартином Дойчем и существует всего около 140 наносекунд, прежде чем электрон и позитрон аннигилируют с испусканием гамма-квантов.