Svarbiau už Higsą, svarbiau už gravitacines bangas…  (7)

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Nomura mano, kad tai turi būti sudėtinė dalelė, panaši į protonus ir neutronus atomo branduolyje. Jie sudaryti iš kvarkų, surištų stipriąja branduoline sąveika. Antra vertus, paslaptingoji dalelė būtų pirmoji narė šeimos, kurią sieja visiškai nauja penktoji sąveika, pasireiškianti tik aukštose energijose.

Tai gali atrodyti kaip nevykusios spėlionės, bet tai būtų tiesiog istorijos pasikartojimas. XX amžiaus šeštame ir septintame dešimtmetyje, daugybės dalelių sudarytų iš kvarkų, atradimas paskatino fizikus išplėtoti stipriosios sąveikos idėją. Nomura sako, kad drauge su tyrėju postdoktorantu atliko kelis šios idėjos patikrinimus – ir ji visus juos išlaikė.

Kiti fizikos teoretikai tą patį sako apie savo mėgiamas teorijas, ir Ellis įspėja – atsižvelgiant į mūsų (ne)žinojimo lygį, dalelė vis dar gali būti tiek elementari, tiek ir sudėtinė. „Negalima daug ko atmesti. Dalelės sukinys irgi tebėra atviras klausimas.“

Keista, bet vienas dalykas, kurį atmesti veikiausiai galime, yra tai, ką daugelis teoretikų, taip pat ir Ellis, norėtų išvysti: supersimetrijos dalelė. Supersimetrija yra teorija, užtaisanti daugelį Standartinio modelio skylių, pasitelkdama guotą sunkesnių dalelių, atitinkančių visas jau žinomas. LHC iš esmės nepavyko pateikti kokių nors supersimetrijos įrodymų, ir netgi ši kruopelė žinių apie šią spėjamą naująją dalelę, neatitinka paties paprasčiausio supersimetrijos modelio.

Dar viena keistenybė yra tai, kad tokia masyvi dalelė į du fotonus turėtų skilti tik netiesiogiai, per daleles, kurių masė būtų bent jau perpus mažesnė – bet nėra jokių jų ženklų. „Jei šis dalykas realus, tada jis negali būti tiesiog vienas pats. Reikia, kad egzistuotų kitos naujos dalelės,“ sako Ellis.

Tai, kad nėra parengto modelio, kaip, tarkime, supersimetrija, pateikiančio daleles su tinkamomis savybėmis, dar labiau intriguoja Giudice. „Tai labiausiai jaudinanti istorijos dalis“, sako jis. Jo nuojauta dera su Nomura'os – kad ši dalelė rodo esant visą pulką tokių dalelių, sąveikaujančių penktąja, dar nežinoma, fundamentaliąja sąveika. Jeigu taip, ATLAS ir CMS kaupiant duomenis, turėtume išvysti dar daugiau tokių dalykų su dar didesnėmis masėmis.

Netikėtumai gali laukti ne tik čia. Atskirame tyrime, LHCb eksperimente, irgi fiksuojamos anomalijos, galinčios rodyti dar nežinomų dalelių egzistavimą – tačiau kur jos galėtų derėti platesniame paveiksle, tebėra neaišku (žr. „Milžino šešėlis“).

Gauti daugiau duomenų – svarbiausia tokių eksperimentuotojų, kaip Jim Olsen iš CMS užduotis. Nors ir stengdamasis išlaikyti šaltą protą, jis susijuodinęs ne menkiau, nei jo kolegos teoretikai. Jei LHC atnaujinus aukštos energijos dalelių susidūrimus, ATLAS ir CMS užfiksuoti iškilimai padidės, tada tai bus „itin svarbu“, pabrėžia jis. „Tai yra visiškai naujas tyrimų objektas ir pirmasis dalykas už standartinio modelio ribų.“

O gal tokios viltys bus sužlugdytos, kaip jau ne kartą yra nutikę. Pastarąjį kartą, 2014 metais, CMS ir ATLAS užfiksavo viliojančius žybsnius mažesnės energijos susidūrimų, sukuriančių dalelių srautus, duomenyse. Jie buvo galimos dalelės, turinčios ~2 000 GeV masę, užuomina, ir jos reikšmingumas buvo maždaug toks, kaip ir naujojo iškilimo.

Teoretikai tada tradiciškai pažėrė paaiškinimus – iš kurių populiariausias apie naują sąveiką pernešančią dalelę, – tačiau 2015 metais išanalizavus duomenis, šis užfiksuotas grafiko iškilimas pavirto į nieką, netgi pasirodžius naujausiam iškilimui.

„Gali būti, kad čia, kaip visad, statistika žaidžia su mumis, tad verčiau palauksiu, kol ateis duomenys,“ sako Patrickas Janotas iš CMS. „Fizikai LHC duomenyse ieško tiek daug visko, kad būtų nenormalu, jei nerastų kelių tokio masto ekscesų.“ Tą patį pabrėžia Marumi Kado iš ATLAS. „Jau dabar daugybė analizių ieško daugybės žymenų, kas didina foninės fluktuacijos tikimybę,“ apsidraudžia jis.

Jei LHC atnaujinus aukštos energijos dalelių susidūrimus, ATLAS ir CMS užfiksuoti iškilimai padidės, tai bus „itin svarbu“

Kaip yra iš tiesų, paaiškėti gali jau labai greitai. 2015 metais LHC nepateikė tiek duomenų, kiek tikėtasi, ir daleles per CMS detektorius nukreipiančių milžiniškų magnetų problemos reiškė, kad ne visi jie tokie naudingi, kokie galėtų būti. Jei tyrėjams nuo tada pavyko kompensuoti trūkstamą magnetą duomenų analizėje, daugiau paaiškėti gali CERN fizikams susirinkus į žiemos konferenciją Italijos Alpėse, kuri prasidės kitą savaitę. Jei ne, teks laukti lig vasaros, kai bus prieinami pirmieji duomenys iš dalelių susidūrimų, pradėtų balandį.

Dalelių fizikai viliasi, kad 2016-ieji grąžins į neprilygstamą septintojo dešimtmečio jaudulį, kai mūsų supratimą apie materijos sandarą supurtė kvarkų ir stipriosios branduolinės sąveikos atradimas. Tačiau visų pirma jų laukia sunki faktų ir pagundos atrasti kažką naujo, balansavimo užduotis. Kai susiduriate su pažįstamu dideliame mieste, tikriausiai stebitės sutapimu, pamiršdami 99 kartus, kai su juo nesusidūrėte, sako LHCb fizikas Ulrik Egede iš Imperial College London. Mūsų protai pasirengę ieškoti reiškinio priežasčių, netgi tada, kai jų gali ir nebūti. „Bet tuo pačiu reikia dėl to jaudintis, nes be jaudulio moksle nieko pasiekti negalima.“

Milžino šešėlis

Tarp ATLAS ir CMS detektorių prie LHC 27 kilometrų žiedo, yra trečiasis eksperimentas, LHCb. Kitaip, nei didesnieji jo giminaičiai, ieškantys naujų dalelių matuodami jų irimo nuolaužas, LHCb atlieka tikslius sudėtinių dalelių, B mezonų, skilimą, lygindamas juos su dalelių fizikos standartinio modelio prognozėmis.

Jau senokai sklando kelių nukrypimų užuominos. Vieną iš jų – B mezonų irimo į lengvesnius K mezonus ir porą miuonų – sunkesniuosius elektrono pusbrolius, – sparta. Kita susijusi su B mezonų skilimo į elektronus, miuonus ir trečią, sunkesnį dalelių tipą, tau leptonus, sparta. Standartinis modelis teigia, kad visų trijų skilimų sparta turėtų būti tokia pati – bet LHCb matavimai rodo nukrypimus nuo standartinio modelio, nors statistinio reikšmingumo laipsnis ir įvairus .

Efemeriškas šokis

Niekas nėra pakankamai reikšminga, kad būtų galima tvirtinti, jog kažkas užtikrintai netinka – tačiau yra jausmas, kad visuma gali būti daugiau, nei vien dalių suma. „Anksčiau esame matę įvairių pasirodančių ir ir išnykstančių dalykų, bet įdomu, kad dabar visos šios anomalijos vyksta drauge,“ sako LHCb dirbantis Ulrik Egede iš Imperial College London. „Žmonės ima jaudintis, kad fiksuojama tiek daug reiškinių, kurie gali būti susiję.“

Jei tai tikri reiškiniai, tikėtina, kad juos lemia dar neatrastos masyvios dalelės, dalyvaujančios efemeriškame subatominių dalelių kvantiniame šokyje, įtaka. Gali atrodyti, kad tai gerai dera su užfiksuotomis anomalijomis ATLAS ir CMS, kurie suteikia labiau tiesioginius naujos dalelės įrodymus. Bet LHCb duomenimis, neregėtas vaiduoklis turi sukinį 1 – tai maždaug vienintelis dalykas, kurį ATLAS ir CMS rezultatai atmeta (žr. pagrindinį pasakojimą).

Matthew Chalmers
New Scientist № 3063

Pasidalinkite su draugais
Aut. teisės: www.technologijos.lt
(102)
(7)
(95)

Komentarai (7)