Ανακάλυψε ο LHC ένα νέο σωματίδιο;

Οι ερευνητές στο CERN ετοιμάζονται να αποκαλύψουν τα δεδομένα από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), μετά την παύση των τριών ετών, από την επιβεβαίωση της ύπαρξης του μποζονίου Higgs. Οι ερευνητές είπαν ότι η πιθανότητα να βρεθεί κάτι νέο είναι υψηλότερη.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα μπορούσε να υπάρχει η πιθανότητα ύπαρξης νέων βαρέων σωματιδίων που είναι περίπου έξι φορές βαρύτερα από το μποζόνιο Higgs, το οποίο ανακαλύφθηκε στο CERN το 2012. Η ανακάλυψη θα είχε πολύ μεγάλο ενδιαφέρον, επειδή το Καθιερωμένο Μοντέλο, το οποίο θεωρείται ότι είναι η πιο ευρέως αποδεκτή θεωρία της φυσικής σωματιδίων, δεν εξηγεί όλα όσα παρατηρούνται από εμάς στον κόσμο.

Δεν λέει τίποτα, για παράδειγμα, για την σκοτεινή ύλη - τη μυστηριώδη ουσία που αποτελεί περίπου το 27% του Σύμπαντος. Έτσι, οι επιστήμονες στο Cern ψάχνουν για μυστικά νέων φυσικών φαινομένων, που θα μπορούσαν να τους οδηγήσουν για μια βαθύτερη κατανόηση του σύμπαντος.
Σήματα έχουν έρθει και έχουν φύγει,  αλλά αυτές οι στατιστικές διακυμάνσεις ήταν αναμενόμενες, και οι προσκρούσεις συνήθως εξομαλύνθηκαν με την προσθήκη περισσότερων δεδομένων.

Τον επόμενο μήνα οι επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) θα συναντηθούν στο Σικάγο, στη Διεθνή Συνδιάσκεψη Φυσικής Υψηλών Ενεργειών, για να παρουσιάσουν τα νεότερα ευρήματά τους από τη λειτουργία του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) πέρυσι και φέτος.

Ήδη άρχισαν να κυκλοφορούν φήμες και να διαχέονται ελπίδες ότι θα ανακοινωθεί η πιθανή ανακάλυψη ενός νέου σωματιδίου - όμως μπορεί τελικά να αποδειχθεί ότι πρόκειται απλώς για ευσεβείς πόθους.

«Αυτή είναι η εποχή που είναι μεγαλύτερη από ποτέ η πιθανότητα να βρεθεί κάτι καινούριο» δήλωσε ο Ιταλός πειραματικός φυσικός Τιτσιάνο Καμπορέζι, επικεφαλής του πειράματος CMS του επιταχυντή, σύμφωνα με το πρακτορείο Ρόιτερς.

Οι συγκρούσεις υποατομικών σωματιδίων (πρωτονίων) που έγιναν έως τώρα με την ενέργεια-ρεκόρ των 13 TeV (τεραηλεκτρονιοβόλτ), έχουν αυξήσει τις προσδοκίες ότι επίκεινται νέες ανακαλύψεις.

Ο «θόρυβος» πηγάζει πρωτίστως από μια «ανωμαλία» που εντοπίσθηκε κατά την ανάλυση των δεδομένων και από τους δύο βασικούς πειραματικούς ανιχνευτές του LHC, τους CMS και ATLAS. Συγκεκριμένα, μετά τις συγκρούσεις των σωματιδίων, ανιχνεύονται περισσότερα φωτόνια από τα αναμενόμενα σε ένα ορισμένο επίπεδο ενέργειας (750 GeV).

Αυτό θα μπορούσε να είναι η «υπογραφή» ενός άγνωστου έως τώρα σωματιδίου με μεγάλη μάζα, περίπου εξαπλάσια σε σχέση με το μποζόνιο Χιγκς, που ανακαλύφθηκε στο CERN το 2012. Ήδη έχουν δημοσιευθεί περίπου 450 (!) επιστημονικές εργασίες για το τι μπορεί να σημαίνει αυτό το «ανώμαλο» σήμα. Ανάμεσα στα μεγάλα ζητούμενα είναι σωματίδια που έχουν σχέση με τη σκοτεινή ύλη, την υπερσυμμετρία και τη βαρύτητα (το θεωρητικό σωματίδιο γκραβιτόνιο).

Ο δρ Καμπορέζι εμφανίσθηκε επιφυλακτικός και δήλωσε πως οι θεωρητικοί φυσικοί συχνά βιάζονται να βγάλουν συμπεράσματα. «Αυτό που έχουμε δει, είναι σαν να έχεις παίξεις κορώνα-γράμματα με ένα νόμισμα έξι φορές και αυτό έχει έλθει κορώνα και τις έξι. Δεν θα έβαζες όμως στοίχημα ότι το νόμισμα έχει κορώνες και από τις δύο πλευρές του» είπε.

Για να σιγουρευθούν οι φυσικοί ότι η «ανωμαλία» δεν είναι στατιστικής φύσης, θα χρειαστούν περισσότερα δεδομένα από συγκρούσεις σωματιδίων, ώστε η πιθανότητα στατιστικού λάθους να είναι μόνο μία στα 3,5 εκατομμύρια (ισοδυναμεί με το να πέσουν στη σειρά 21 ή 22 «κορώνες» στη ρίψη ενός νομίσματος). Το γεγονός όμως ότι τόσο το πείραμα CMS όσο και το ATLAS, ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, είδαν την ίδια «ανωμαλία», δημιουργεί έξαψη γεμάτη προσμονή στην επιστημονική κοινότητα.

Αλλά ό, τι  και αν είναι το "σήμα" 750 GeV, οι φυσικοί είναι αρκετά σίγουροι ότι δεν είναι το πρώτο υπερσυμμετρικό σωματίδιο.

«Κάτι που δεν μπορούμε να ενσωματώσουμε σε μια γνωστή θεωρία της φυσικής μπορεί να είναι πολύ συναρπαστικό, επειδή αυτό σημαίνει ότι υπάρχει κάτι θεμελιώδες που δεν είναι κατανοητό," εξήγησε ο καθηγητής Soldner-Rembold .

Και αν ένα σωματίδιο επιβεβαιωθεί, δεν θα πρέπει να είναι το μόνο.

"Στην ιδανική περίπτωση, αν αυτό αποτελεί ένδειξη κάποιου νέου τομέα, στη συνέχεια, νέα σωματίδια θα πρέπει να εμφανιστούν σε παρόμοιες κλίμακες ή υψηλότερες», πρόσθεσε.

Η απουσία οποιουδήποτε αποδεικτικού στοιχείου για την υπερσυμμετρία στον επιταχυντή LHC μέχρι στιγμής έχει οδηγήσει σε μερικές απλές εκδοχές της θεωρίας που εξαιρούνται, ενώ άλλες ερευνώνται. Αλλά οι υποστηρικτές της ιδέας λένε ότι υπάρχει ακόμα ένα τεράστιο, ανοικτό έδαφος ακόμη, για να διερευνηθεί στον LHC.

"Η υπερσυμμετρία δεν είναι κάτι που οι άνθρωποι φαντάστηκαν. Αντιμετωπίζει κάποια προβλήματα στο Καθιερωμένο Μοντέλο, που παραμένουν άλυτα», δήλωσε ο καθηγητής Soldner-Rembold, προσθέτοντας ότι δεν πρέπει να εγκαταλείψουν την ιδέα ακόμα.

Και αν η "πρόσκρουση" των 750 GeV  καταλήξει να είναι κάτι πραγματικό, είτε όχι, ο φυσικός σωματιδίων στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ τονίζει ότι ο LHC είναι μια μακροχρόνια προσπάθεια με δεκαετίες ακόμα για να τρέξει.

Παρά τη σχετική ταχύτητα με την οποία ο LHC ανακάλυψε το μποζόνιο Higgs, αυτό δεν πρόκειται να οδηγήσει σε ανακαλύψεις κάθε χρόνο. Ίσως θα πρέπει να συνηθίσουμε στην ιδέα ότι το Σύμπαν δεν πρόκειται να εγκαταλείψει τα μυστικά του τόσο εύκολα.
thecuriosityofcat
6/7/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου