LHC v CERN-u odkril sledove novega osnovnega delca

V začetku tedna se je me fiziki šušljalo, da je CERN odkril nekaj velikega, zato smo težko pričakovali torkovo novinarsko konferenco. Nad njo nismo bili razočarani, saj so predstavili meritve dveh neodvisnih ekip (kolaboraciji ATLAS in CMS) z velikega hadronskega trkalnika (LHC), ki sta odkrili statistično pomembne nepojasnjene vrhove, ki morda kažejo na nov osnovni delec.

Predstavili so prve rezultate trkov protonov s skupnimi energijami 13 TeV. Kolaboracija ATLAS je z zanesljivostjo 3,6 sigma opazila vrh pri 750 GeV, ki ustreza nepojasnjeni anomaliji, ki jo je z zanesljivostjo 2,6 sigma opazila kolaboracija CMS. To bi lahko pomenilo, da so zagledali sledove še neodkritega osnovnega delca z maso, ki (po slavni Einsteinovi enačbi) ustreza energiji 750 GeV. Oziroma razpadne produkte še težjega delca.

Veliki hadronski trkalnik v CERN-u je najdražji kos raziskovalne opreme na svetu, in je trenutno sposoben trkati curke delcev, ki se gibljejo s hitrostmi, ki ustrezajo kinetični energiji 6,5 TeV. Visoke energije so potrebne, ker pri trkih lahkih delcev z visokimi energijami lahko nastanejo tudi težji delci. Višje energije ustvarijo težje delce. Na detektorjih vidimo njihove razpadne produkte. Čim večkrat eksperiment ponovijo, tem več podatkov imajo in tem zanesljivejše so napovedi. Načeloma je meja za odkritje 5 sigma, kar pomeni, da obstoji verjetnost ena proti 3,5 milijona, da gre za slučajen signal.

Najnovejši rezultat CMS-a in ATLAS-a je še daleč od te meje - trenutno je verjetnost, da gre za naključje, enaka 1:93. Nadaljnji eksperimenti bodo pokazali, ali gre za dejanski delec ali ne. V preteklosti je bilo podobnih lažnih alarmov že kar nekaj, na kar opozarjajo tudi v CERN-u. Tudi pri iskanju Higgsovega bozona so spočetka nekajkrat odkrili sumljive vrhove, ki so se ob nadaljnjem nabiranju podatkov razblinili v statistični nič (recimo slavna napoved Higgsovega bozona pri 145 GeV).

Vseeno pa je zanimivo špekulirati, kaj če so pri 750 GeV resnično opazili nekaj. Standardni model je s Higgsovim bozonom načeloma popolnjen, a to ne pomeni, da novosti ne bo. Standardni model je nepopoln, saj ne ve nič o gravitaciji, zato bi lahko bil nov delec graviton. Prav tako je možno, da bi šlo za težjo varianto Higgsovega bozona (po nekaterih teorijah jih lahko obstoji več vrst). Ali gre za kaj tretjega, recimo še težji delec, ki je v več stopnjah razpadel do signala pri 750 GeV. Trenutno aktualni modeli ne zmorejo pojasniti novega signala, kar imajo fiziki najraje. Pomeni namreč, da bi lahko dobili svež material, ki svojo teorijo še terja. Za razliko od Higgsovega bozona, ki so ga aktivno iskali in za katerega je teorija obstajala, le fizikalno potrditev je bilo treba najti, je to pot situacija obrnjena. Interpretacij bo torej cel kup, podrobnejšo analizo za fizike pa najdete na Résonaances.