Μια μυστηριώδης ανωμαλία και το κυνήγι των επιστημόνων να βγουν από το αδιέξοδο

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) θα επαναλειτουργήσει σήμερα, μετά από τριετή διακοπή, για να επιλύσει ένα επιστημονικό αδιέξοδο: μια μυστηριώδη ανωμαλία που θα μπορούσε να υποδείξει την ύπαρξη μιας πέμπτης θεμελιώδους δύναμης στη Φύση.

Τα «βασανιστικά» ευρήματα της περσινής χρονιάς αναζωπύρωσαν τις ελπίδες πως ο επιταχυντής μήκους 20 μιλίων θα μπορούσε να προσφέρει μια δεύτερη ανακάλυψη-κλειδί, μια δεκαετία μετά το μποζόνιο Higgs. Ο δρ. Mitesh Patel, φυσικός στο Imperial College του Λονδίνου, η ομάδα του οποίου ήταν υπεύθυνη για την περσινή έρευνα, δήλωσε: «Προχωράμε σε αυτό τον «αγώνα» με μεγαλύτερη αισιοδοξία ότι μπορεί να βρισκόμαστε μπροστά σε μία επαναστατική ανακάλυψη.»

Ως τώρα, όλα όσα είχαν ανακαλυφθεί στον LHC – συμπεριλαμβανομένου του μποζονίου Higgs – συμφωνούσαν με το λεγόμενο καθιερωμένο μοντέλο. Αυτό αποτελεί το θέμέλιο της σωματιδιακής φυσικής από τη δεκαετία του 1970, αλλά είναι γνωστό ότι είναι ελλιπές, επειδή δεν εξηγεί μερικά από τα βαθύτερα μυστήρια της φυσικής, όπως η φύση της σκοτεινής ύλης.

Ωστόσο, τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στο πείραμα LHCb, σε έναν από τους τέσσερις τεράστιους ανιχνευτές σωματιδίων στο Cern της Ελβετίας, φάνηκε να δείχνουν ότι τα σωματίδια συμπεριφέρονται με τρόπο που δεν μπορεί να εξηγηθεί από το καθιερωμένο μοντέλο. Το πείραμα εξέτασε τη διάσπαση των σωματιδίων που ονομάζονται «όμορφα κουάρκ», τα οποία προβλέπεται να διασπώνται με τον ίδιο ρυθμό σε ηλεκτρόνια και τα βαρύτερα «ξαδέλφια» τους, τα μιόνια. Ωστόσο, τα όμορφα κουάρκ φάνηκε να μετατρέπονται σε μιόνια 15% λιγότερο συχνά, γεγονός που υποδηλώνει ότι ένας άγνωστος παράγοντας – ενδεχομένως μια νέα δύναμη – έγειρε την πλάστιγγα. Δύο από τους κορυφαίους υποψηφίους περιλαμβάνουν υποθετικά σωματίδια που μεταφέρουν δύναμη και ονομάζονται λεπτόκουαρκ ή Ζ.

«Το διακύβευμα είναι εξαιρετικά σημαντικό», δήλωσε ο Patel. «Εάν το επιβεβαιώσουμε αυτό, θα πρόκειται για μια επανάσταση που δεν έχουμε ξαναδεί – σίγουρα στη διάρκεια της ζωής μου.». Προτού ο LHC απενεργοποιηθεί για αναβάθμιση το 2018, η ομάδα συνέλεξε αρκετά δεδομένα που υποδηλώνουν ότι οι πιθανότητες ήταν περίπου μία στις χίλιες να προκύψει τυχαία τέτοιο αποτέλεσμα. Αλλά το χρυσό πρότυπο για τη σωματιδιακή φυσική έχει πιο αυστηρό επίπεδο εμπιστοσύνης (ένα προς 3,5 εκατομμύρια), που σημαίνει ότι χρειάζονται περισσότερα δεδομένα προτού κηρυχθεί επισήμως η όποια ανακάλυψη.

Υπάρχει επίσης η πιθανότητα ότι κάποιο πρόβλημα ή δυσλειτουργία στο πείραμα θα μπορούσε να εξηγήσει τα ευρήματα. «Όταν δείχνεις αυτό το αποτέλεσμα στους σωματιδιακούς φυσικούς, η ενστικτώδης αντίδραση είναι, «τα κάνατε θάλασσα» και όχι ότι πρόκειται για μια νέα δύναμη της φύσης», σχολιάζει ο Patel. «Εμείς οι φυσικοί θέλουμε να είμαστε πολύ σίγουροι».

Τον τελευταίο χρόνο, η προσδοκία έχει κορυφωθεί από περαιτέρω ενδιαφέρουσες ενδείξεις εκτός του καθιερωμένου μοντέλου, που παρατηρήθηκαν σε άλλα πειράματα, συμπεριλαμβανομένων πρόσφατων ανεξήγητων ευρημάτων στο Fermilab των ΗΠΑ. «Φαίνεται να υπάρχει μια συλλογή από αδικαιολόγητα αποτελέσματα», δήλωσε ο καθηγητής Jon Butterworth του University College του Λονδίνου, ο οποίος εργάζεται στο πείραμα Atlas του LHC. «Αυτό με έκανε να αρχίσω να πιστεύω ότι μπορεί να υπάρχει κάτι εκεί έξω, σε απόσταση αναπνοής». Αν ο LHC αποτύχει να αποκαλύψει νέα επιστημονικά δεδομένα πέρα από το καθιερωμένο μοντέλο, είπε ο Butterworth, αυτό δεν θα αποτελέσει αποτυχία, αλλά θα οδηγήσει το πεδίο «σε ένα μικρό αδιέξοδο» σχετικά με το πού να ψάξει στη συνέχεια.

Η τρίτη πειραματική διαδικασία, που αναμένεται να διαρκέσει μέχρι το 2026, ακολουθεί μια αναβάθμιση που περιελάμβανε την εγκατάσταση πρόσθετων ισχυρών μαγνητών σχεδιασμένων να συμπιέζουν τα πρωτόνια στο εσωτερικό του επιταχυντή σε λεπτότερες, πυκνότερες δέσμες. Αυτό θα αυξήσει τον ρυθμό σύγκρουσης των σωματιδίων στο εσωτερικό του επιταχυντή, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να παρατηρούν σπανιότερα γεγονότα με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Ο Ashutosh Kotwal, πειραματικός σωματιδιακός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Duke των ΗΠΑ και συν-επικεφαλής μιας ερευνητικής ομάδας στο πείραμα Atlas του LHC, δήλωσε: «Οι δυνατότητες για την ανακάλυψη νέων ιδεών είναι ακόμα πολύ μεγάλες. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα δεδομένα που έχουμε συλλέξει μέχρι στιγμής είναι μόνο το ένα δέκατο του συνόλου που σχεδιάζουμε. Είναι πολύ νωρίς για να χάνουμε το κουράγιο μας».

Με πληροφορίες από Guardian

Πηγή:lifo.gr