Jeśli sądzisz, że jakiekolwiek odkrycia kwantowe będą musiały poczekać, aż Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) zostanie ponownie włączony w 2009 r., Pomylisz się. Wygląda na to, że akcelerator cząstek Tevatron w Fermilab w Batavia w stanie Illinois odkrył…
…coś.
Naukowcy z Tevatron niechętnie przyjmują nowe wyniki z Collider Detector w Fermilab (CDF) jako „nowe odkrycie”, ponieważ po prostu nie wiem co sugerują ich wyniki. Podczas zderzeń między protonami i anty-protonami CDF monitorował rozpad kwarków dennych i dolnych antykwarków na miony. Jednak naukowcy CDF odkryli coś dziwnego. Za dużo miony były generowane przez zderzenia, a miony były pojawiające się poza rurą belki…
Tevatron został otwarty w 1983 roku i jest obecnie najsilniejszym akceleratorem cząstek na świecie. Jest to jedyny zderzacz, który może przyspieszyć protony i anty-protony do energii 1 TeV, ale zostanie przekroczony przez LHC, kiedy w końcu zacznie działać na początku przyszłego roku. Gdy LHC przejdzie do trybu online, płomień subatomowy zostanie przekazany do europejskiego akceleratora, a Tevatron będzie gotowy do wycofania z eksploatacji w 2010 roku. Ale zanim ten potężny obiekt zostanie zamknięty, jeszcze przez jakiś czas będzie badał materię.
W ostatnich eksperymentach zderzeń protonów naukowcy korzystający z CDF zaczęli widzieć coś, czego nie mogliby wyjaśnić naszym obecnym rozumieniem współczesnej fizyki.
Zderzenia cząstek zachodzą w „rurce wiązki” o szerokości 1,5 cm, która zderza relatywistyczne wiązki cząstek i skupia je w punkcie, w którym ma miejsce zderzenie. Po zderzeniu powstały strumień cząstek jest wykrywany przez otaczające warstwy elektroniki. Zespół CDF wykrył jednak zbyt wiele mionów generowanych po zderzeniu. Ponadto miony były generowane w niewytłumaczalny sposób na zewnątrz rura wiązki bez wykrytych śladów w najbardziej wewnętrznych warstwach detektorów CDF.
Rzecznik CDF, Jacobo Konigsberg, chętnie podkreśla, że zanim dochodzi do wyjaśnienia, należy przeprowadzić więcej dochodzeń. „Nie wykluczyliśmy tego przyziemnego wyjaśnienia i chcę to wyjaśnić," powiedział.
Teoretycy nie są jednak tak powściągliwi i bardzo podekscytowani tym, co to może znaczyć dla Standardowego Modelu cząstek subatomowych. Jeśli wykrycie nadmiaru mionów okaże się prawidłowe, „nieznana” cząstka ma żywotność 20 pikosekund i ma zdolność przemieszczania się 1 cm przez bok rury wiązki, a następnie rozpadu na miony.
Dan Hooper, inny naukowiec z Fermilabu, zauważa, że jeśli naprawdę jest to nieznana wcześniej cząstka, byłoby to ogromne odkrycie. „Centymetr to daleka droga dla większości rodzajów cząstek, aby zdążyć przed rozpadem," mówi . „Jest za wcześnie, aby mówić o tym dużo. Biorąc to pod uwagę, jeśli okaże się, że istnieje nowa „długowieczna” cząstka, byłaby to bardzo duża sprawa.”
Neal Weiner z New York University zgadza się z Hooperem. „Jeśli to prawda, jest to po prostu niezwykle ekscytujące," on mówi. „Byłoby to wskazanie dla fizyki, być może nawet bardziej interesujące, niż przypuszczaliśmy wcześniej.”
Akceleratory cząstek mają długą historię nieoczekiwanych wyników, być może może to wskazywać na cząstkę, która wcześniej była pomijana lub, co bardziej interesujące, nie przewidziany. Oczywiście naukowcy szybko postulują, że za tym wszystkim kryje się ciemna materia.
Weiner wraz z kolegą Nimą Arkani-Hamed opracowali model, który przewiduje istnienie cząstek ciemnej materii we Wszechświecie. W swojej teorii cząstki ciemnej materii oddziałują między sobą za pośrednictwem cząstek przenoszących siłę o masie około 1 GeV. Miony CDF generowane poza rurą wiązki zostały obliczone jako wytwarzane przez „nieznaną” rozpadającą się cząsteczkę macierzystą o masie około 1 GeV.
Porównanie jest uderzające, ale Weiner szybko zauważa, że potrzeba więcej pracy, zanim wyniki CDF można połączyć z ciemną materią. „Próbujemy to rozgryźć," powiedział. „Ale dane CDF byłyby mnie podekscytowane.”
Być może nie musimy czekać na LHC, niektóre nowe fizyki mogą zostać odkryte, zanim całkiem nowy akcelerator CERN zostanie naprawiony ...
Źródło: New Scientist
