Nowa cząsteczka przypadkiem odkryta przez Wielki Zderzacz Hadronów

Naukowcy z instytutu CERN donoszą, że Wielki Zderzacz Hadronów wygenerował nowe cząsteczki, nie uwzględnione do tej pory w standardowym modelu cząsteczek elementarnych. Jeśli potwierdzi się, że wyniki odnoszą się do nowej cząstki będzie to, jak mówią naukowcy „totalna zmiana zasad gry”.

Wyniki opracowano na podstawie serii zderzeń protonów, realizowanych od kwietnia do listopada. Mimo, iż na razie wyniki nie są jednoznaczne, zaczynają pojawiać się już prace naukowe, próbujące wytłumaczyć funkcje nowo odkrytych cząsteczek.

„To coś, na co czekaliśmy do dawna” mówi Adam Falkowski z Instytutu Fizyki Teoretycznej w Warszawie, współpracujący z instytutem w CERN. „Pierwszy raz w moim pokoleniu pojawił się pierwszy w miarę wiarygodny sygnał na temat fizyki, wykraczającej poza standardowy model”.

Jednak za ekscytacją powtórzyć należy standardowy refren – ostrożnie z ogłaszaniem wyników – „wielkie odkrycia muszą nieść ze sobą mocne dowody” skomentował wyniki Peter Woit z Columbia University.

Naukowcy zaobserwowali duże skoki w energii, które mogą być wynikiem zderzeń cząstek między nowym bozonami, większymi niż bozon Higgsa. Według sceptyków wynik może być jednak tylko przypadkową fluktuacja, jednak za prawdziwością odkrycia przemawia fakt, że dwa niezależne eksperymenty realizowane równocześnie przy zderzaczu hadronów – ATLAS i CMS równocześnie dokonały obserwacji, używając zupełnie odmiennych ustawień oraz zróżnicowanych sposobów analizy.

„To byłoby wystarczająco interesujące, gdyby tylko ATLAS zaobserwował tę nadwyżkę, jednak wynik jest dodatkowo uwiarygodniony przez fakt, że dwa różne eksperymenty zaobserwowały zjawisko” komentuje Falkowski.

Jeśli jednak w zderzaczu ujawniła się nowa cząstka należy postawić pytanie – czym ona jest? Niektórzy teoretycy twierdzą, że wygląda ona na nieco cięższego kuzyna Bozona Higgsa, który został po raz pierwszy zaobserwowany w podobny sposób blisko 4 lata temu, objawiając się jako intrygujący wygnał pośród danych w LHC.

Cząsteczka może też być odpowiedzią na pytania o czarną materię, rozpada się bowiem prawie natychmiastowo – jak widać więc nie może liczyć na pomoc niewidzialnej materii, która wypełnia całą przestrzeń wokół nas. Może być za to rodzajem przekaźnika, który komunikuje cząsteczki z ciemną materią. Jeszcze inna teoria sugeruje, że może to być grawiton – cząstka, która miałaby być nośnikiem siły ciężkości.

„Istnieje długa lista rzeczy, które mogą wykraczać poza to, co na razie wiemy na temat kosmosu” komentuje Jim Olsen, fizyk z Uniwersytetu Princeton, prezentujący wyniki. „Do dnia dzisiejszego nie było żadnej pracy naukowej, sugerującej, że znajdziemy coś takiego”.

Wielu naukowców liczy na to, że Wielki Zderzacz Hadronów wykryje dowody na potwierdzenie teorii zwanej supersymetrią. Według teorii każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik o odwrotnej wartości. I tak naukowcy liczyli na powiedzenie istnienia tzw. gluino, hipotetycznej cząstki symetrii czasoprzestrzennej, która uwalniałaby bozony i fermiony. Brak dowodów na potwierdzenie teorii może doprowadzić do porzucenia jej przez fizyków.

Czymkolwiek jest uzyskany wynik będziemy wiedzieć na pewno w przyszłym roku – nowa cząstka staje się bowiem priorytetem w kolejnych rundach zderzeń przewidzianych na przyszły rok. Kolejne eksperymenty powinny potwierdzić, czy wynik jest dowodem na objawienie się nowej cząstki.

„Jeśli za tymi fluktuacjami w wynikach stoi faktycznie naturalne zjawisko będziemy to wiedzieć” zapowiadają naukowcy.