Toto leto v Chicagu, od 3. do 10. augusta, sa teoretici a experimentálni fyzici z celého sveta zúčastnia na Medzinárodnej konferencii fyziky vysokých energií (ICHEP). Jeden z vrcholov tejto konferencie pochádza z laboratórií CERN, kde časticoví fyzici predvádzajú veľké množstvo nových údajov, ktoré tento rok mal veľký Hadron Collider (LHC).
Ale uprostred všetkého vzrušenia, ktoré pramení z toho, že sme schopní nahliadnuť do viac ako 100 najnovších výsledkov, sa museli zdieľať aj niektoré zlé správy. Vďaka všetkým novým údajom poskytnutým LHC sa šanca na objavenie novej elementárnej častice - možnosť, ktorá sa začala objavovať pravdepodobne pred ôsmimi mesiacmi - teraz stratila. Škoda, pretože existencia tejto novej častice by bola priekopnícka!
Indikácie tejto častice sa prvýkrát objavili v decembri 2015, keď tímy fyzikov využívajúcich dva z detektorov častíc CERN (ATLAS a CMS) poznamenali, že zrážky, ktoré vykonal LHC, produkovali viac párov fotónov, ako sa očakávalo, a so kombinovanou energiou zo 750 gigaelektronov. Zatiaľ čo najpravdepodobnejším vysvetlením bola štatistická fluke, bola tu ďalšia dráždivá možnosť - že videli dôkazy o novej častici.
Ak by táto častica bola v skutočnosti skutočná, pravdepodobne by to bola ťažšia verzia Higgsovho bozónu. Táto častica, ktorá dáva ostatným elementárnym časticiam svoju hmotu, bola objavená v roku 2012 vedcami v CERN. Ale zatiaľ čo objav Higgsovho bozónu potvrdil štandardný model fyziky častíc (ktorý bol vedeckým dohovorom posledných 50 rokov), možná existencia tejto častice bola s ňou v rozpore.
Ďalšou, možno ešte viac vzrušujúcou teóriou bolo, že častica bola dlho vyhľadávaným gravitronom, teoretickou časticou, ktorá pôsobí ako „nosič sily“ pre gravitáciu. Ak to skutočne bolo toto častica, potom by vedci konečne našli spôsob, ako vysvetliť, ako sa všeobecná relativita a kvantová mechanika spájajú - niečo, čo im po desaťročia uniklo a brzdilo rozvoj teórie všetkého (ToE).
Z tohto dôvodu sa vo vedeckej komunite dosiahol značný stupeň vzrušenia, keď sa k tejto téme vyrobilo vyše 500 vedeckých prác. Vďaka veľkému množstvu údajov poskytnutých v posledných niekoľkých mesiacoch však boli výskumníci CERN v piatok na ICEP 2016 nútení oznámiť, že neexistujú žiadne nové dôkazy o časticiach, ktoré sa majú mať.
Výsledky predstavili predstavitelia tímov, ktorí si prvýkrát všimli nezvyčajné údaje minulý rok v decembri. Reprezentujúcim detektor ATLAS od CERN, ktorý prvýkrát zaznamenal fotónové páry, bol Bruno Lenzi. Medzitým Chiara Rovelli zastupujúca konkurenčný tím využívajúci kompaktný muon solenoid (CMS), ktorý potvrdil výsledky.
Ako ukázali, údaje, ktoré naznačili, že sa v decembri minulého roku objavili dvojice fotónov, sa odvtedy dostali na rovnú čiaru, čím sa odstránili akékoľvek pochybnosti o tom, či ide o motolicu. Ako Tiziano Campores - hovorca C.M.S. - bol citovaný New York Times ako v predvečer oznámenia, tímy mali vždy jasno v tom, že to nie je pravdepodobná možnosť:
„Nevidíme nič. Práve v tomto bode je dokonca malý deficit. Je to sklamanie, pretože sa o ňom urobilo toľko rozruchu. [Ale] o tom sme boli vždy veľmi v pohode. “
Tieto výsledky boli uvedené aj v dokumente, ktorý predložil CERN C.M.S. tím v ten istý deň. Laboratóriá CERN sa stotožnili s týmto vyhlásením v nedávnej tlačovej správe, ktorá sa týkala najnovších údajov o prenose dát prezentovaných na ICEP 2016:
„Najmä zaujímavý náznak možnej rezonancie pri 750 GeV rozpadu na fotónové páry, ktorý spôsobil značný záujem z údajov za rok 2015, sa neobjavil v oveľa väčšom súbore údajov za rok 2016, a zdá sa teda, že ide o štatistické kolísanie.“
To všetko boli sklamaním, pretože objav novej častice mohol objasniť mnohé otázky, ktoré vyplynuli z objavu Higgsovho bozónu. Od svojho prvého pozorovania v roku 2012 a neskôr potvrdeného, vedci sa snažia pochopiť, ako to, že samotná vec, ktorá dáva iným časticiam ich hmotnosť, môže byť tak „ľahká“.
Napriek tomu, že je najťažšou elementárnou časticou - s hmotnosťou 125 miliárd elektrónov, - kvantová teória predpovedala, že Higgsov bozón musí byť trilióny krát ťažší. Aby to bolo možné vysvetliť, teoretickí fyzici sa pýtajú, či v skutočnosti existujú nejaké ďalšie sily, ktoré udržujú hmotnosť Higgsovho bozónu na uzde - t.j. nejaké nové častice. Aj keď zatiaľ neboli objavené žiadne nové exotické častice, výsledky sú zatiaľ povzbudivé.
Napríklad ukázali, že experimenty s LHC už za posledných osem mesiacov zaznamenali asi päťkrát viac údajov ako za celý minulý rok. Vedcom tiež ponúkli pohľad na to, ako sa subatomické častice správajú pri energiách 13 biliónov elektrónov (13 TeV), čo je nová úroveň, ktorá sa dosiahla minulý rok. Táto energetická úroveň bola umožnená vylepšeniami vykonanými na LHC počas jej dvojročnej prestávky; pred tým fungoval iba na polovičný výkon.
Ďalšou vecou, ktorú treba pochváliť, bola skutočnosť, že LHC minulý jún prekonal všetky predchádzajúce výkonnostné záznamy a dosiahol najvyššiu svietivosť 1 miliardy zrážok za sekundu. Byť schopný vykonávať experimenty na tejto energetickej úrovni a zúčastňovať sa mnohých kolízií, poskytol výskumníkom LHC dostatok údajov, aby boli schopní vykonávať presnejšie merania procesov štandardného modelu.
Najmä budú schopní hľadať interakcie anomálnych častíc s vysokou hmotnosťou, čo predstavuje nepriamy test fyziky nad rámec štandardného modelu - konkrétne nové častice predpovedané teóriou supersymetrie a ďalšie. A zatiaľ čo ešte nemusia objaviť žiadne nové exotické častice, doterajšie výsledky sú stále povzbudivé, hlavne preto, že ukazujú, že LHC prináša viac výsledkov ako kedykoľvek predtým.
A keď sme objavili niečo, čo by mohlo vysvetliť otázky, ktoré vyplynuli z objavu Higgsových bozónov, by to bol zásadný prielom, mnohí sa zhodujú v tom, že bolo príliš skoro na to, aby sme dostali svoje nádeje. Ako uviedla generálna riaditeľka CERN Fabiola Gianotti:
„Sme len na začiatku cesty. Vynikajúci výkon urýchľovača LHC, experimentov a výpočtovej techniky mimoriadne dobre pre podrobný a komplexný prieskum niekoľkých telových stupníc TeV a významný pokrok v našom chápaní základnej fyziky. “
Zatiaľ sa zdá, že všetci budeme musieť byť trpezliví a čakať, kým sa dosiahnu ďalšie vedecké výsledky. A všetci sa môžeme ospravedlniť tým, že aspoň teraz sa zdá, že štandardný model je ten správny. Je zrejmé, že neexistujú žiadne skratky, pokiaľ ide o to, ako vesmír funguje a ako všetky jeho základné sily zapadajú do seba.
