Letos poleti v Chicagu, od 3. do 10. avgusta, bodo teoretiki in eksperimentalni fiziki z vsega sveta sodelovali na mednarodni konferenci fizike visokih energij (ICHEP). Eden najpomembnejših dogodkov te konference prihaja iz laboratorij CERN, kjer fiziki delcev prikazujejo bogastvo novih podatkov, ki jih je velik hadronski trkalnik (LHC) doslej ustvaril letos.
A kljub vsemu navdušenju, ki izvira iz tega, da bi lahko vdrli v več kot 100 najnovejših rezultatov, je bilo treba deliti tudi nekaj slabih novic. Zahvaljujoč vsem novim podatkom, ki jih je posredoval LHC, je priložnost, da so odkrili nov osnovni delček - možnost, ki se je začela pojavljati verjetno že pred osmimi meseci - zdaj zbledela. Škoda, ker bi bil obstoj tega novega delca prelomen!
Znaki tega delca so se prvič pojavili decembra 2015, ko so skupine fizikov, ki uporabljajo dva detektorja delcev CERN-a (ATLAS in CMS), zapisale, da trki, ki jih je izvedel LHC, ustvarijo več parov fotonov, kot je bilo pričakovano, in s kombinirano energijo od 750 gigaelektronvoltov. Medtem ko je bila najverjetnejša razlaga statistična napaka, je obstajala še ena mučna možnost - da so videli dokaze o novem delcu.
Če bi bil ta delček v resnici resničen, bi bila verjetno to težja različica Higgsovega bozona. Ta delček, ki daje drugim elementarnim delcem svojo maso, so leta 2012 odkrili raziskovalci v CERN-u. A čeprav je odkritje Higgsovega bozona potrdilo Standardni model fizike delcev (ki je znanstvena konvencija zadnjih 50 let), je bil možen obstoj tega delca v neskladju z njim.
Druga, morda še bolj vznemirljiva teorija je bila, da je delec dolgo iskan gravitron, teoretični delček, ki deluje kot "nosilec sile" za gravitacijo. Če bi res bilo to delcev, potem bi znanstveniki končno našli način, kako razložiti, kako gresta splošna relativnost in kvantna mehanika skupaj - nekaj, kar ju že desetletja izmika in zavira razvoj teorije vsega (ToE).
Zaradi tega je v znanstveni skupnosti prišlo do poštene razburljivosti, na to temo pa je bilo objavljenih več kot 500 znanstvenih prispevkov. Vendar pa so bili po zaslugi ogromnih količin podatkov v zadnjih nekaj mesecih raziskovalci CERN-a v petek na ICEP 2016 prisiljeni sporočiti, da novih dokazov ne bi smeli imeti.
Rezultate so predstavili predstavniki moštev, ki so nenavadne podatke prvič opazili lani decembra. CERN-ov detektor ATLAS, ki je prvi opazil fotonske pare, je bil Bruno Lenzi. Chiara Rovelli, ki zastopa tekmovalno ekipo, ki uporablja Compact Muon Solenoid (CMS), ki je potrdila odčitke.
Kot so pokazali, so odčitki, ki so pokazali nalet fotonskih parov decembra lani, prešli v ravno črto in odpravili dvom o tem, ali gre za napihnjenost ali ne. Vendar kot je Tiziano Campores - tiskovni predstavnik C.M.S. - je citiral New York Times kot pravijo na predvečer napovedi, je bilo ekipam vedno jasno, da to ni verjetna možnost:
"Ničesar ne vidimo. Pravzaprav obstaja celo majhen primanjkljaj točno na tej točki. Razočaranje je, ker je bilo glede tega narejenih toliko hype. [Vendar] smo bili vedno zelo kul glede tega. "
Ti rezultati so bili navedeni tudi v prispevku, ki ga je C.M.S. poslal CERN. ekipa istega dne. In CERN Laboratories je odzval to izjavo v nedavnem sporočilu za javnost, ki je obravnaval zadnjo preiskavo podatkov, ki je bila predstavljena na ICEP 2016:
"Zlasti intrigantno namig o možni resonanci pri razpadu 750 GeV v pari fotonov, kar je povzročilo veliko zanimanja iz podatkov za leto 2015, se ni pojavil v veliko večjem naboru podatkov za leto 2016 in se zdi, da je to statistično nihanje."
To je bila vse razočarajoča novica, saj bi odkritje novega delca lahko osvetlilo številna vprašanja, ki izhajajo iz odkritja Higgsovega bozona. Odkar so ga prvič opazili leta 2012 in pozneje potrdili, se znanstveniki trudijo razumeti, kako je lahko, da bi bila sama stvar, ki daje drugim delcem svojo maso, tako "lahka".
Kljub temu, da je bil najtežji osnovni delček - z maso 125 milijard volnov elektronov - je kvantna teorija predvidela, da je moral Higgsov bozon biti trilijone krat težji. Da bi to razložili, so se teoretični fiziki spraševali, ali v resnici delujejo še kakšne sile, ki ohranjajo maso Higgsovega bozona - to je nekaj novih delcev. Medtem ko še niso odkrili nobenih novih eksotičnih delcev, so bili do zdaj rezultati spodbudni.
Na primer, pokazali so, da so poskusi na LHC v zadnjih osmih mesecih zabeležili približno petkrat več podatkov, kot so jih imeli v lanskem letu. Znanstvenikom so ponudili tudi pregled, kako se ponašajo subatomski delci z energijo 13 trilijonov elektrovoltov (13 TeV), novo raven, ki je bila dosežena lani. Ta raven energije je bila mogoča zaradi nadgradenj, opravljenih na LHC v njegovem dvoletnem premoru; pred tem je deloval le na pol moči.
Pohvaliti se je bilo tudi to, da je LHC presegel vse pretekle rekorde zmogljivosti v tem juniju in dosegel največjo svetilnost v višini 1 milijarde trkov na sekundo. Sposobnost izvajanja eksperimentov na tej energetski ravni in vključitev teh številnih trčenj je raziskovalcem LHC zagotovila dovolj velik nabor podatkov, da so sposobni izvesti natančnejše meritve procesov v standardnem modelu.
Zlasti bodo lahko iskali nepravilne interakcije delcev pri veliki masi, kar predstavlja posredni test za fiziko zunaj standardnega modela - konkretno nove delce, ki jih predvideva teorija superpersimetrije in drugi. In čeprav še niso odkrili nobenih novih eksotičnih delcev, so bili do zdaj rezultati spodbudni, predvsem zato, ker kažejo, da LHC prinaša več rezultatov kot kdaj koli prej.
In čeprav bi odkrivanje nečesa, kar bi lahko razložilo vprašanja, ki izhajajo iz odkritja Higgsovih bozonov, predstavljalo velik preboj, se mnogi strinjajo, da je bilo preprosto upanje, da bi upali upati. Kot je dejala Fabiola Gianotti, generalna direktorica CERN-a:
"Smo šele na začetku poti. Vrhunska zmogljivost LHC pospeševalnika, eksperimentiranje in računanje karoserij izjemno dobro za podrobno in celovito raziskovanje več Tev energijske lestvice in pomemben napredek pri razumevanju osnovne fizike. "
Za zdaj se zdi, da bomo morali biti vsi potrpežljivi in čakati na več znanstvenih rezultatov. In vsi se lahko ublažimo v tem, da se vsaj za zdaj standardni model še vedno zdi pravilen. Jasno je, da pri ugotavljanju, kako deluje Vesolje in kako se vse njegove temeljne sile ujemajo, ni nobenih bližnjic.
