4 miesiące temu

CERN się pomylił!

Odkryta grudniu ubiegłego roku nowa cząstka elementarna okazała się być jedynie błędem!

Detektor ATLAS w Large Hadron Collider podniósł ten strumień cząstek (żółte i zielone paski), gdy protony zderzają się energii 13 TeV.

Detektor ATLAS w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Źródło: CERN ATLAS

Pod koniec ubiegłego roku naukowcy z CERN ogłosili światu prawdopodobne odkrycie nowej cząstki elementarnej w czasie eksperymentów z użyciem Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Widmo nowej cząstki otwierało przed fizykami wizję zupełnie nowej fizyki i dalszych wspaniałych odkryć. Po szczegółowej analizie danych okazuje się jednak, że odkrycie było tylko pomyłką….

Mimo negatywnego wyniku fakt, że nie odkryto nowej cząsteczki, wskazuje, że panujące teorie fizyki funkcjonują zgodnie z naszą wiedzą.

Wynik pcha jednak naukowców w stronę poszukiwań nowych miejsc, gdzie kryć mogą się cząstki.

W grudniu biegłego roku dwie metody pomiarowe zwane ATLAS oraz CMS wykryły dziwne wstrząsy w wiązkach energii. Wstrząs był na tyle duży, że zainteresował naukowców – mógł to być dowód na istnienie cząstki, której nikt wcześniej nie zaobserwował, z energią na poziomie 750 miliardów elektrowoltów (GeV).

Gdy zderza się ze sobą wiązki protonów energia niesiona przez protony rozpada się na cząsteczki, mające charakterystyczną energię. Większość z nich istnieje jednak krótkotrwale, rozpadając się na inne cząstki i foton. Z tego powodu cząsteczki wykrywa się za pomocą dowodów pośrednich.

W ten sposób udało się w 2013 roku wykryć bozon Higgsa, cząstkę odpowiedzialną za nadawanie masy. Wysoki poziom skoku energii zarejestrowany przez dwa niezależne urządzania pomiarowe wydał się więc naukowcom szczególnie interesujący.

Ale teraz po zebraniu z CMS szczegółowych wyników od grudnia okazuje się, że skok na poziomie 750 GeV był prawdopodobnie iluzją – „artefaktem statystycznym, który czasami pojawia się w doświadczeniach” powiedział Michael Peskin, fizyk teoretyczny ze SLAC National Accelerator Laboratory.

Już w grudniu wielu naukowców zgłaszało wątpliwości odnośnie wyniku.

Jak zauważają sceptycy zespół pracujący w LHC nie był w stanie wydać wtedy jednoznacznego oświadczenia w tej sprawie.

„W oświadczeniu stwierdzili, że istotność statystyczna była zbyt niska, aby zgłosić obserwację” powiedział Peskin.

Nie oznacza to jednak, że całe zamieszanie było bezużyteczne.

Wyniki tego rodzaju mogą dawać istotne spojrzenie w głąb zachodzących procesów. Negatywne wyniki takie jak ten są również ważne, ponieważ pokazują, gdzie mogą leżeć koncepcyjne problemy w aktualnych teoriach. W tym wypadku w Modelu Standardowym, opisującym szereg subatomowych cząstek, które tworzą wszechświat.

To właśnie w takim zakresie negatywne wyniki mogą być przydatne. Istnieje wiele rozszerzeń Modelu Standardowego, m. in. do teorii supersymetrii – SUSY. Teoria te mówi, że każda cząstka ma cząstkę partnera, którego dopiero musimy odkryć. Istnienie takich partnerów pomoże zrozumieć, dlaczego np. bozon Higgsa ma taką a nie inną masę, prognozując istnienie supersymetrycznego partnera.

„Z biegiem lat negatywne wyniki pozwoliłyby zawęzić modele SUSY, do takich, które by działały” komentuje Peskin. „Zasadniczo każdy modelu SUSY opracowany w pierwszej dekadzie wieku jest obecnie wykluczany” dodaje.

To nie znaczy, że teoria jest zła, lecz wymaga teoretycznego dopracowania.