LHC: Nový dôkaz neznámeho bozónu?

Malý hrb v dátovej krivke naznačuje prebytok fotónových párov

Tvorba fotónového páru v detektore LHC ATLAS: Obe častice svetla strieľajú presne oproti kolíznemu miestu. © ATLAS / CERN
čítať nahlas

Fyzici častíc v CERN možno našli prvé príznaky ešte neznámeho ťažkého elementárneho častice - možno. Pri zrážkach protónov v urýchľovači častíc LHC zistili mierny nadbytok vysokoenergetických fotónov. Štatisticky to však stále nie je významné a môže to byť náhoda, ako zdôrazňujú vedci. Skutočnosť, že dva detektory objavili tento malý hrb v rovnakom hmotnostnom rozsahu, je však prinajmenšom vzrušujúca.

Po druhom spustení Large Hadron Collider (LHC) v CERN, fyzici častíc očakávajú nové, hlbšie nahliadnutie do sveta častíc. Pretože existuje podozrenie, že by mohla existovať celá rada predtým neznámych elementárnych častíc, ktoré sú ťažšie ako predtým známe základné stavebné prvky hmoty. Dokonca aj v roku 2012 objavený Higgsov bozón mohol mať ešte mohutnejších „súrodencov“.

Nájsť tieto častice je však zložité. Pretože sú viditeľné iba vďaka produktom ich rozkladu s krátkodobým účinkom, ktoré spôsobujú malý prebytok oproti očakávaným kolíziám s vysokou energiou v urýchľovači. Ale pretože také „hrboľe“ alebo priehlbiny v dátovej krivke môžu prameniť aj z iných procesov alebo jednoducho z chýb merania, všetko závisí od štatistík - ako v tomto prípade.

Malý prebytok fotónu

Fyzici na dvoch veľkých detektoroch LHC CMS a ATLAS predstavili najnovšie výsledky svojich meraní v CERN 15. decembra - a obe skupiny si všimli neobvyklú vlastnosť: Pri zrážkach protónov došlo k malému prebytku gama lúčov. Pri asi 750 gigaelektronických detektoroch CMS detektor zaregistroval o 40 fotónových párov viac, ako sa očakávalo v štandardnom modeli, s detektorom ATLAS iba desať párov.

To samo o sebe by bolo príliš málo na to, aby sme sa podrobne zaoberali, ako zdôrazňujú fyzici. Pretože v CMS mal prebytok po zohľadnení všetkých možných zdrojov chýb význam len 1, 2 sigma, pri ATLAS 1, 9 - obidva sú ďaleko od platnej hodnoty sigma 5. zobraziť

Sledovanie fotónového páru gama žiarenia v detektore CMS pri energii 745 GeV. CMS / CERN

Prvá indikácia novej častice?

Je však zaujímavé poznamenať, že tento malý hrboľ sa vyskytuje v oboch detektoroch av oboch v rovnakom hmotnostnom rozsahu. „To je trochu úžasné, “ hovorí fyzik ATLAS Dave Charlton z University of Birmingham. „Takáto vec však stále môže byť náhoda.“ Ak by to však nebola zhoda alebo chyba merania, potom by tieto nadbytočné fotónové páry mohli vzniknúť rozpadom stále neznámej častice, ako vysvetlili vedci.,

Mohol by to byť bozón s hmotnosťou približne 1 500 GeV, ktorý uvoľňuje žiarenie gama pri rozklade, podobne ako v prípade Higgsovho bozónu. Alebo sa fotónové páry tvoria v poslednom kroku dlhšieho reťazca rozkladu, na začiatku ešte ťažšej elementárnej častice - akési ťažkého bratranca Higgsovho bozónu.

Vyhľadávanie pokračuje

Doteraz sami fyzici nevedia, čo si o týchto údajoch myslieť. V marci 2016, keď sa v LHC začne ďalšie kolo protónových zrážok, budú pokračovať v hľadaní tohto prebytku fotónov. „Očakávame, že budúci rok uvidíme desaťkrát viac údajov, “ vysvetľuje Charlton prírodným správam. „To by malo pomôcť vyriešiť túto otázku a pravdepodobne prinesie veľa nových.“

V priebehu budúceho roka sa skontrolujú ďalšie „hrby“, ktoré sa už objavili v dátových krivkách. Napríklad v auguste 2015 fyzici objavili v údajoch prvého tranzitného času LHC asymetriu pri rozpade B mesónov. Takéto správanie by mohlo naznačovať nové častice alebo predtým neznáme interakcie. Zatiaľ však význam nestačí na to, aby sa vylúčila náhoda.

(CERN, správy o prírode, nový vedec, 17.12.2015 - NPO)