Šią vasarą Čikagoje nuo rugpjūčio 3 iki 10 dienos viso pasaulio teoretikai ir eksperimentiniai fizikai dalyvaus tarptautinėje aukštosios energijos fizikos konferencijoje (ICHEP). Vienas iš svarbiausių šios konferencijos šaltinių yra CERN laboratorijos, kur dalelių fizikai demonstruoja daugybę naujų duomenų, kuriuos šiais metais sukūrė didelis hadronų kollideris (LHC).
Tačiau be įspūdžių, susijusių su galimybe įsitraukti į daugiau nei 100 naujausių rezultatų, reikėjo pasidalinti ir keliomis blogomis naujienomis. Visų naujų LHC pateiktų duomenų dėka dabar sumažėjo tikimybė, kad bus atrasta nauja elementarioji dalelė - galimybė, kuri pradėjo atsirasti prieš aštuonis mėnesius. Labai blogai, nes šios naujos dalelės egzistavimas būtų buvęs novatoriškas!
Šios dalelės požymiai pirmą kartą pasirodė 2015 m. Gruodžio mėn., Kai fizikų komandos, naudojančios du CERN dalelių detektorius (ATLAS ir CMS), pažymėjo, kad LHC atlikti susidūrimai sukuria daugiau fotonų porų, nei tikėtasi, ir su bendra energija iš 750 gigaelektronvoltų. Nors greičiausiai paaiškinimas buvo statistinis trūkumas, egzistavo dar viena gąsdinanti galimybė - kad jie matė naujos dalelės įrodymus.
Jei ši dalelė iš tikrųjų buvo tikra, tai greičiausiai tai buvo sunkesnė Higso bozono versija. Šią dalelę, suteikiančią kitų elementariųjų dalelių masę, 2012 m. Atrado CERN tyrėjai. Bet kadangi Higso bozono atradimas patvirtino standartinį dalelių fizikos modelį (kuris buvo mokslinė konvencija per pastaruosius 50 metų), galimas šios dalelės egzistavimas jai prieštaravo.
Kita, galbūt net labiau jaudinanti teorija buvo ta, kad dalelė buvo ilgai lauktas gravitonas, teorinė dalelė, veikianti kaip „jėgos nešėja“ gravitacijai. Jei iš tikrųjų buvo tai dalelės, tada mokslininkai pagaliau turėtų būdą paaiškinti, kaip bendroji reliatyvumas ir kvantinė mechanika eina kartu - tai, kas dešimtmečius juos išsklaidė ir sukliudė visko teorijos (ToE) kūrimui.
Dėl šios priežasties mokslo bendruomenė sukėlė nemažą jaudulį - parengta daugiau kaip 500 šia tema parengtų mokslinių darbų. Tačiau dėl daugybės duomenų, pateiktų per pastaruosius kelis mėnesius, CERN tyrėjai buvo priversti penktadienį per 2016 m. ICEP paskelbti, kad nėra jokių naujų dalelių įrodymų.
Rezultatus pristatė grupių atstovai, kurie neįprastus duomenis pirmą kartą pastebėjo praėjusių metų gruodį. Atstovaudamas CERN detektoriui ATLAS, kuris pirmiausia pastebėjo fotonų poras, buvo Bruno Lenzi. Tuo tarpu Chiara Rovelli, atstovaujanti konkuruojančiai komandai, naudojančiai kompaktišką „Muon Solenoid“ (CMS), kuri patvirtino rodmenis.
Kaip jie parodė, praėjusių metų gruodžio mėn. Rodmenys, rodantys fotonų porų sukrėtimą, nuo tada tapo lygūs ir nebebuvo abejonių, ar tai buvo fluke. Tačiau kaip Tiziano Campores - C.M.S. - buvo cituojamas Niujorko laikas Kaip sakoma pranešimo išvakarėse, komandoms visada buvo aišku, kad tai nėra tikėtina galimybė:
„Mes nieko nematome. Tiesą sakant, yra net nedidelis deficitas būtent tuo metu. Tai apmaudu, nes apie tai buvo pareikšta tiek daug. [Bet] mums visada buvo labai miela apie tai. “
Šie rezultatai taip pat buvo nurodyti dokumente, kurį CERN pateikė C.M.S. komanda tą pačią dieną. Ir CERN laboratorijos pakartojo šį teiginį neseniai paskelbtame pranešime spaudai, kuriame buvo kalbama apie naujausius duomenis, pateiktus „ICEP 2016“:
„Visų pirma, intriguojanti užuomina apie galimą rezonansą esant 750 GeV skilimui į fotonų poras, sukėlusį nemažą susidomėjimą pagal 2015 m. Duomenis, dar kartą nepasirodė daug didesniame 2016 m. Duomenų rinkinyje, todėl atrodo, kad tai yra statistinis svyravimas“.
Visa tai buvo nuvilianti žinia, nes naujos dalelės atradimas galėjo paaiškinti daugelį klausimų, kylančių atradus Higso bozoną. Nuo tada, kai jis pirmą kartą buvo pastebėtas 2012 m., O vėliau patvirtintas, mokslininkai stengėsi suprasti, kaip būtent tai, kas suteikia kitoms dalelėms jų masę, gali būti tokia „lengva“.
Kvantinė teorija, nepaisant sunkiausių elementariųjų dalelių, kurių masė siekia 125 milijardus elektronų voltų, prognozavo, kad Higso bozonas turėjo būti trilijonus kartų sunkesnis. Norėdami tai paaiškinti, fizikams buvo įdomu, ar iš tikrųjų dar yra kokių nors kitų jėgų, kurios palaiko Higso bozono masę, ty kai kurias naujas daleles. Kol kas dar nebuvo rasta naujų egzotinių dalelių, iki šiol rezultatai vis dar teikė vilčių.
Pavyzdžiui, jie parodė, kad LHC eksperimentai per pastaruosius aštuonis mėnesius jau užfiksavo maždaug penkis kartus daugiau duomenų nei per visus praėjusius metus. Jie taip pat pasiūlė mokslininkams pažvelgti, kaip subatominės dalelės elgiasi esant 13 trilijonų elektronų (13 TeV) energijai - naujam lygiui, kuris buvo pasiektas pernai. Šis energijos lygis tapo įmanomas dėl atnaujinimų, atliktų LHC per dvejų metų pertrauką; prieš tai jis veikė tik pusiau.
Kitas dalykas, dėl kurio verta girtis, buvo tai, kad LHC praėjusių metų birželį pranoko visus ankstesnius atlikimo rekordus ir pasiekė didžiausią 1 milijardo susidūrimų per sekundę ryškumą. Galimybė atlikti šio energijos lygio eksperimentus ir apėmusi daugybę susidūrimų LHC tyrėjams suteikė pakankamai didelį duomenų rinkinį, kad jie galėtų atlikti tikslesnius standartinio modelio procesų matavimus.
Visų pirma, jie galės ieškoti anomalių kietų dalelių sąveikos esant didelėms masėms, o tai yra netiesioginis fizikos testas, viršijantis standartinį modelį - konkrečiai naujas daleles, numatytas Supersimetrijos teorijoje ir kt. Ir nors jie dar neatrado jokių naujų egzotinių dalelių, kol kas rezultatai vis dar teikia vilčių, daugiausia dėl to, kad jie rodo, kad LHC duoda daugiau rezultatų nei bet kada anksčiau.
Ir nors atradimas, galintis paaiškinti klausimus, susijusius su Higso bozonų atradimu, būtų buvęs didelis lūžis, daugelis sutinka, kad tiesiog buvo per anksti atsisakyti mūsų vilčių. Kaip sakė CERN generalinė direktorė Fabiola Gianotti:
„Mes esame tik kelionės pradžioje. Puikus LHC greitintuvo veikimas, eksperimentai ir skaičiavimas yra labai geri, kad būtų galima išsamiai ir visapusiškai ištirti kelių TeV energijos skalę ir padaryti didelę pažangą suvokiant pagrindinę fiziką. “
Kol kas atrodo, kad visi turėsime būti kantrūs ir laukti, kol bus gauta daugiau mokslinių rezultatų. Mes visi galime paguosti tuo, kad bent kol kas standartinis modelis vis dar atrodo teisingas. Aišku, nereikia suprasti, kaip veikia Visata ir kaip visos jos pagrindinės jėgos dera.
