În această vară la Chicago, din 3 august până în 10, teoreticieni și fizicieni experimentali din întreaga lume vor participa la Conferința internațională de fizică a energiei înalte (ICHEP). Unul dintre punctele culminante ale acestei conferințe vine de la Laboratoarele CERN, unde fizicienii de particule prezintă multe noi date pe care Marele Colizor de Hadron (LHC) le-a produs până în acest an.
Dar, în mijlocul tuturor entuziasmului care vine din faptul că este capabil să analizeze cele mai recente 100 de rezultate, unele vești proaste au fost de asemenea împărtășite. Mulțumită tuturor noilor date furnizate de LHC, șansa ca o nouă particulă elementară să fie descoperită - o posibilitate care începuse să apară probabil în urmă cu opt luni - a dispărut. Păcat, pentru că existența acestei particule noi ar fi fost de pământ!
Indicațiile acestei particule au apărut pentru prima dată în decembrie 2015, când echipe de fizicieni care foloseau două dintre detectoarele de particule ale CERN (ATLAS și CMS) au observat că coliziunile efectuate de LHC produceau mai multe perechi de fotoni decât se așteptau și cu o energie combinată de 750 gigaelectronvolți. În timp ce cea mai probabilă explicație a fost o schemă statistică, a existat o altă posibilitate tentantă - faptul că vedeau dovezi ale unei particule noi.
Dacă această particulă ar fi de fapt reală, atunci era probabil o versiune mai grea a bosonului Higgs. Această particulă, care conferă masei lor alte particule elementare, a fost descoperită în 2012 de cercetătorii de la CERN. Dar, în timp ce descoperirea bosonului Higgs a confirmat modelul standard al fizicii particulelor (care a fost convenția științifică în ultimii 50 de ani), existența posibilă a acestei particule nu a fost în concordanță cu aceasta.
O altă teorie, poate chiar mai interesantă, a fost aceea că particula a fost gravitronul mult căutat, particula teoretică care acționează ca „purtătorul de forță” pentru gravitație. Dacă într-adevăr a fost acest particule, apoi oamenii de știință ar avea în sfârșit o modalitate de a explica modul în care Relativitatea Generală și Mecanica Cuantică merg împreună - ceva care i-a evitat de zeci de ani și a inhibat dezvoltarea unei Teorii a Totului (ToE).
Din acest motiv, a existat un grad echitabil de entuziasm în comunitatea științifică, cu peste 500 de lucrări științifice produse pe această temă. Cu toate acestea, datorită cantităților masive de date furnizate în ultimele luni, cercetătorii CERN au fost nevoiți să anunțe, vineri, la ICEP 2016, că nu există o nouă dovadă a unei particule.
Rezultatele au fost prezentate de reprezentanți ai echipelor care au observat pentru prima dată datele neobișnuite în decembrie trecut. Reprezentând detectorul ATLAS al CERN, care a remarcat pentru prima dată perechile de fotoni, a fost Bruno Lenzi. Între timp, Chiara Rovelli reprezentând echipa concurentă care folosește Solenoidul Compact Muon (CMS), care a confirmat citirile.
După cum au arătat, citirile care au indicat o apariție a perechilor de fotoni în decembrie anul trecut au intrat în plan plat, înlăturând orice îndoială cu privire la faptul că a fost sau nu o problemă. Cu toate acestea, după cum Tiziano Campores - un purtător de cuvânt al C.M.S. - a fost citat de către New York Times după cum spunea în ajunul anunțului, echipele au fost întotdeauna clare despre faptul că aceasta nu este o posibilitate probabilă:
„Nu vedem nimic. De fapt, există chiar un mic deficit exact la acel moment. Este dezamăgitor pentru că s-au făcut atât de multe bombe. [Dar] am fost întotdeauna foarte misto despre asta. "
Aceste rezultate au fost menționate și într-o lucrare înaintată CERN de către C.M.S. echipa în aceeași zi. Și laboratoarele CERN au făcut ecou din această declarație într-un comunicat de presă recent care a abordat cea mai recentă prezentare de date prezentată la ICEP 2016:
„În special, sugestia intrigantă a unei posibile rezonanțe la 750 GeV de decădere în perechi de fotoni, care a provocat un interes considerabil din datele din 2015, nu a reapărut în setul de date mult mai mare din 2016 și, prin urmare, pare a fi o fluctuație statistică.”
Toate acestea au fost o veste dezamăgitoare, deoarece descoperirea unei particule noi ar fi putut arunca o lumină asupra numeroaselor întrebări care decurg din descoperirea bosonului Higgs. De când a fost observată pentru prima dată în 2012 și confirmată ulterior, oamenii de știință s-au străduit să înțeleagă cum este faptul că acel lucru care le oferă altor particule masa lor ar putea fi atât de „ușor”.
În ciuda faptului că este cea mai grea particulă elementară - cu o masă de 125 de miliarde de electroni de volți - teoria cuantică prevedea că bosonul Higgs trebuia să fie trilioane de ori mai grele. Pentru a explica acest lucru, fizicienii teoretici s-au întrebat dacă există de fapt alte forțe în lucru care mențin masa bosonului Higgs la atingere - adică unele particule noi. Deși încă nu s-au descoperit noi particule exotice, rezultatele de până acum au fost încă încurajatoare.
De exemplu, aceștia au arătat că experimentele LHC au înregistrat deja de cinci ori mai multe date în ultimele opt luni decât au făcut-o în tot anul trecut. De asemenea, au oferit oamenilor de știință o privire despre modul în care particulele subatomice se comportă la energii de 13 trilioane de electronvolți (13 TeV), un nou nivel care a fost atins anul trecut. Acest nivel de energie a fost posibil în urma actualizărilor efectuate pe LHC în perioada de doi ani a hiatului; înainte de care, funcționa la numai jumătate de putere.
Un alt lucru demn de lăudat a fost faptul că LHC a depășit toate recordurile anterioare de performanță în iunie trecută, atingând o luminozitate maximă de 1 miliard de coliziuni pe secundă. Fiind capabil să efectueze experimente la acest nivel de energie și să implice multe astfel de coliziuni, le-a oferit cercetătorilor LHC un set de date suficient de mare încât să poată efectua măsurători mai precise ale proceselor modelului standard.
În special, vor putea căuta interacțiuni de particule anomale la masă mare, ceea ce constituie un test indirect pentru fizică dincolo de modelul standard - în mod special particule noi prezise de teoria Supersimetriei și altele. Și deși încă nu au descoperit particule exotice noi, rezultatele de până acum au fost încă încurajatoare, mai ales pentru că arată că LHC produce mai multe rezultate ca niciodată.
Și în timp ce au descoperit ceva care ar putea explica întrebările care decurg din descoperirea bosonilor Higgs ar fi fost un progres major, mulți sunt de acord că a fost pur și simplu prea curând să ne ridicăm speranțele. După cum a declarat Fabiola Gianotti, directorul general la CERN:
„Suntem doar la începutul călătoriei. Performanța superbă a acceleratorului LHC, experimentele și codurile de calcul extrem de bine pentru o explorare detaliată și cuprinzătoare a scării de energie a mai multor TeV și progres semnificativ în înțelegerea fizicii fundamentale. "
Deocamdată, se pare că trebuie să avem răbdare și să așteptăm mai multe rezultate științifice. Și cu toții putem să ne mângâiem în faptul că, cel puțin deocamdată, modelul standard pare să fie încă corect. În mod clar, nu există scurtături atunci când vine vorba de a afla cum funcționează Universul și cum se potrivesc toate forțele sale fundamentale.
