Sel suvel Chicagos, 3. augustist kuni 10. augustini, osalevad teoreetikud ja eksperimentaalfüüsikud kogu maailmast rahvusvahelisel kõrge energiafüüsika konverentsil (ICHEP). Selle konverentsi üks tipphetki pärineb CERNi laboritest, kus osakestefüüsikud tutvustavad uute andmete rikkalikkust, mida Suur Hadronite Põrkuri (LHC) on sel aastal seni tootnud.
Kuid keset põnevust, mis kaasneb sellega, et suutsime pääseda rohkem kui 100 viimase tulemuse hulka, tuli jagada ka mõnda halba uudist. Tänu kõigile uutele LHC edastatud andmetele on uue elementaarosakese avastamise võimalus - võimalus, mis hakkas ilmnema kaheksa kuud tagasi - nüüdseks kadunud. Liiga halb, sest selle uue osakese olemasolu oleks olnud murranguline!
Selle osakese märgid ilmusid esmakordselt 2015. aasta detsembris, kui kahte CERNi osakestetektorit (ATLAS ja CMS) kasutavad füüsikute meeskonnad tõdesid, et LHC poolt läbi viidud kokkupõrked tekitasid oodatust rohkem footonipaare ja koos kombineeritud energiaga 750 gigaelektronvolti. Ehkki kõige tõenäolisem seletus oli statistiline tõrge, oli veel üks ahistav võimalus - see, et nad nägid tõendeid uue osakese kohta.
Kui see osake oleks tegelikult reaalne, siis oli see tõenäoliselt Higgsi bosoni raskem versioon. Selle osakese, mis annab teistele elementaarsetele osakestele nende massi, avastasid CERNi teadlased 2012. aastal. Kuid kuigi Higgsi bosoni avastus kinnitas osakeste füüsika standardset mudelit (mis on olnud teaduslik tava viimase 50 aasta jooksul), oli selle osakese võimalik olemasolu sellega vastuolus.
Teine, võib-olla veelgi põnevam teooria oli see, et osake oli kauaoodatud gravitron, teoreetiline osake, mis toimib gravitatsiooni “jõu kandjana”. Kui see tõesti nii oli see Kui osakeste osakeste suurus on suur, siis on teadlastel lõpuks võimalus selgitada, kuidas üldine relatiivsus ja kvantmehaanika kokku lähevad - see on midagi, mis on neid aastakümnete vältel takistanud ja kõige teooria (TOE) väljatöötamist pärssinud.
Sel põhjusel on teadusringkonnad tekitanud õiglast elevust - selle teema kohta on koostatud üle 500 teadustöö. Tänu viimase paari kuu jooksul esitatud tohutule hulgale andmetele olid CERNi teadlased sunnitud reedel ICEP 2016 teatama, et puuduvad uued tõendid osakese olemasolu kohta.
Tulemusi tutvustasid nende meeskondade esindajad, kes märkasid ebaharilikke andmeid esmakordselt eelmise aasta detsembris. CERN-i ATLAS-detektorit, mis esimesena märkas footonipaare, esindas Bruno Lenzi. Vahepeal esindas võistlevat meeskonda Chiara Rovelli, kes kasutab kompaktset Muoni solenoidi (CMS), mis näidud kinnitas.
Nagu nad näitasid, on möödunud aasta detsembris fotonipaaride löömist näitanud näidud muutunud tasaseks, eemaldades igasuguse kahtluse, kas tegemist oli ebakõlaga. Ent nagu Tiziano Campores - C.M.S. - tsiteeris New York Times nagu teate eelõhtul öeldakse, olid meeskonnad alati olnud selged, et see pole tõenäoline võimalus:
„Me ei näe midagi. Tegelikult on täpselt sel hetkel isegi väike defitsiit. See on pettumus, sest selle kohta on tehtud nii palju hüpe. [Aga] oleme selle suhtes alati väga lahedad olnud. ”
Need tulemused avaldati ka dokumendis, mille C.M.S. esitas CERN-ile. meeskond samal päeval. Ja CERN Laboratories kajastas seda väidet hiljutises pressiteates, milles käsitleti viimaseid ICEP 2016 esitletavaid andmeid:
"Eriti intrigeeriv vihje võimaliku resonantsi kohta 750 GeV korral, mis laguneb footonipaarideks ja mis põhjustas 2015. aasta andmete vastu märkimisväärset huvi, ei ole 2016. aasta palju suuremas andmekogumis enam ilmnenud ja näib seega olevat statistiline kõikumine."
See kõik oli pettumust valmistav uudis, kuna uue osakese leidmine oleks võinud heita valgust paljudele küsimustele, mis tulenevad Higgsi bosoni avastamisest. Pärast seda, kui seda esmakordselt 2012. aastal täheldati ja hiljem seda kinnitati, on teadlased püüdnud mõista, kuidas võib juhtuda, et see, mis annab teistele osakestele nende massi, on nii kerge.
Hoolimata sellest, et tegemist on kõige raskema elementaarosakesega - mille mass on 125 miljardit elektronvolti -, ennustas kvantteooria, et Higgsi boson pidi olema triljoneid kordi raskem. Selle selgitamiseks on teoreetilised füüsikud mõelnud, kas tegelikult töötavad mingid muud jõud, mis hoiavad Higgsi bosoni massi lahe ääres - st mõned uued osakesed. Kuigi uusi eksootilisi osakesi pole veel avastatud, on senised tulemused olnud siiski lootustandvad.
Näiteks näitasid nad, et LHC katsed on viimase kaheksa kuu jooksul registreerinud juba umbes viis korda rohkem andmeid kui kogu eelmise aasta jooksul. Samuti pakkusid nad teadlastele pilgu, kuidas subatomaarsed osakesed käituvad 13 triljoni elektronvolti (13 TeV) energiate korral - uuele tasemele, mis saavutati eelmisel aastal. See energiatase on saanud võimalikuks tänu LHC kaheaastase vaheajal tehtud uuendustele; enne seda töötas see ainult poole võimsusega.
Veel üks asi, mida tasub uhkeldada, oli asjaolu, et LHC ületas möödunud aasta juunis kõik varasemad jõudlusrekordid, saavutades maksimaalse heleduse - miljard põrget sekundis. Sellel energiatasandil katsete läbiviimise võimalus ja paljude kokkupõrgete kaasamine on andnud LHC teadlastele piisavalt suure andmestiku, et nad saaksid standardmudeli protsesse täpsemini mõõta.
Eelkõige saavad nad otsida suure massiga anomaalseid osakeste vastasmõjusid, mis kujutab endast kaudset füüsikakatset väljaspool standardmudelit - konkreetselt uusi osakesi, mida ennustab supersümmeetria teooria ja teised. Ja kuigi nad pole veel uusi eksootilisi osakesi avastanud, on senised tulemused siiski olnud julgustavad, peamiselt seetõttu, et need näitavad, et LHC annab rohkem tulemusi kui kunagi varem.
Ja kuigi midagi, mis võiks selgitada Higgsi bosoonide avastamisest tulenevaid küsimusi, oleks olnud oluline läbimurre, nõustuvad paljud, et meie lootuste ülespanemiseks oli liiga vara. Nagu CERNi peadirektor Fabiola Gianotti ütles:
„Oleme alles reisi alguses. LHC kiirendi, katsete ja andmetöötluse suurepärase jõudluse saavutamine on eriti hea mitme TeV energiaskaala üksikasjalikuks ja põhjalikuks uurimiseks ning oluliseks edasiminekuks põhifüüsika mõistmisel. "
Praegu tundub, et peame kõik olema kannatlikud ja ootama teaduslike tulemuste saamist. Ja me kõik võime lohutada selles, et vähemalt praegu näib standardmudel olevat endiselt õige. On selge, et universumi toimimise ja kõigi selle põhijõudude kokkusobitamise nuputamisel pole mingeid otseteid.
