Това лято в Чикаго, от 3-ти до 10-ти август, теоретици и експериментални физици от цял свят ще участват в Международната конференция на физиката на високата енергия (ICHEP). Един от акцентите на тази конференция идва от лабораториите на CERN, където физиците на частици показват богатството от нови данни, които Големият адронен колайдер (LHC) е произвел досега тази година.
Но на фона на всички вълнения, които идват от възможността да надникнем в над 100 най-нови резултати, трябваше да се споделят и някои лоши новини. Благодарение на всички нови данни, предоставени от LHC, шансът да бъде открита нова елементарна частица - възможност, започнала да се появява вероятно преди осем месеца, сега избледнява. Жалко, защото съществуването на тази нова частица би било революционно!
Показанията за тази частица се появяват за първи път през декември 2015 г., когато екипи от физици, използващи два от детекторите за частици на CERN (ATLAS и CMS), отбелязват, че сблъсъците, извършени от LHC, произвеждат повече двойки фотони, отколкото се очаква, и с комбинирана енергия от 750 гигаелектронволта. Макар че най-вероятното обяснение беше статистическа вълна, имаше и друга мъчителна възможност - да виждат доказателства за нова частица.
Ако тази частица в действителност беше истинска, тогава вероятно щеше да е по-тежката версия на Хигс бозона. Тази частица, която придава маса на елементарни частици, е открита през 2012 г. от изследователи в ЦЕРН. Но докато откриването на бозона на Хигс потвърди Стандартния модел на физиката на частиците (което е научната конвенция през последните 50 години), възможното съществуване на тази частица не беше в съответствие с нея.
Друга, може би още по-вълнуваща теория беше, че частицата е дълго търсеният гравитрон, теоретичната частица, която действа като „носител на сила“ за гравитацията. Ако наистина беше така това частица, тогава учените най-накрая биха имали начин да обяснят как Общата относителност и квантовата механика вървят заедно - нещо, което ги избягва от десетилетия и възпрепятства развитието на Теория на всичко (ToE).
Поради тази причина в научната общност се наблюдава доста степен на вълнение с над 500 научни доклади по темата. Въпреки това, благодарение на огромното количество данни, предоставени през последните няколко месеца, изследователите от ЦЕРН бяха принудени да обявят в петък на ICEP 2016, че няма нови доказателства за наличие на частица.
Резултатите бяха представени от представители на екипите, които първи забелязаха необичайните данни миналия декември. Представляващ ATLAS детектор на CERN, който първи отбеляза двойките фотони, беше Бруно Ленци. Междувременно, Киара Ровели, представляваща конкурентния екип, който използва компактния муон соленоид (CMS), който потвърди показанията.
Както показаха, показанията, които показват нарастване на фотонните двойки през декември миналата година, влязоха в равнината, премахвайки всякакво съмнение дали е било или не. Въпреки това, както Tiziano Campores - говорител на C.M.S. - беше цитиран от Ню Йорк Таймс както се казва в навечерието на съобщението, на екипите винаги е било ясно, че това не е вероятна възможност:
„Не виждаме нищо. Всъщност има дори малък дефицит точно в този момент. Разочароващо е, защото по този начин е направен толкова голям сръб. [Но] винаги сме били много готини по въпроса. “
Тези резултати бяха посочени и в документ, представен на CERN от C.M.S. екип в същия ден. И CERN Laboratories повтори това изявление в неотдавнашно съобщение за пресата, в което беше разгледано последното извличане на данни, представено на ICEP 2016:
„По-специално, интригуващият намек за евентуален резонанс при разпадане на 750 GeV във двойки фотони, което предизвика значителен интерес от данните за 2015 г., не се появи отново в много по-големия набор от данни за 2016 г. и следователно изглежда статистическо колебание.“
Всичко това беше разочароваща новина, тъй като откриването на нова частица би могло да хвърли малко светлина върху многото въпроси, произтичащи от откриването на бозона на Хигс. Откакто тя е наблюдавана за първи път през 2012 г. и по-късно потвърдена, учените се надпреварват да разберат как е, че самото нещо, което дава на други частици тяхната маса, може да бъде толкова „леко“.
Въпреки че е най-тежката елементарна частица - с маса от 125 милиарда електронни волта - квантовата теория предсказва, че бозонът на Хигс трябва да бъде трилиони пъти по-тежък. За да обяснят това, теоретичните физици се питат дали в действителност има някакви други сили, които поддържат масата на бога на Хигс в бонус - т.е. някои нови частици. Въпреки че все още не са открити нови екзотични частици, резултатите досега все още са обнадеждаващи.
Например, те показаха, че LHC експериментите вече са записали около пет пъти повече данни през последните осем месеца, отколкото през цялата минала година. Те също така предложиха на учените да разгледат как субатомните частици се държат при енергии от 13 трилиона електронволта (13 TeV), ново ниво, достигнато миналата година. Това енергийно ниво е станало възможно благодарение на модернизациите, извършени на LHC по време на двугодишната му пауза; преди това, той функционираше само с половин мощност.
Друго нещо, което си заслужава да се похвали, беше фактът, че LHC надмина всички предишни рекорди за ефективността през изминалия юни, достигайки пикова светимост от 1 милиард сблъсъци в секунда. Възможността да провежда експерименти на това енергийно ниво и да включва много сблъсъци, предостави на изследователите на LHC достатъчно голям набор от данни, че те са в състояние да извършват по-прецизни измервания на процесите на Стандартния модел.
По-специално, те ще могат да търсят аномални взаимодействия на частици с голяма маса, което представлява индиректен тест за физика извън стандартния модел - конкретно нови частици, предвидени от теорията на суперсиметрията и други. И въпреки че тепърва ще откриват нови екзотични частици, резултатите досега все още са обнадеждаващи, главно защото показват, че LHC дава повече резултати от всякога.
И докато откриването на нещо, което би могло да обясни въпросите, произтичащи от откриването на бозоните на Хигс, би било сериозен пробив, мнозина са съгласни, че просто беше твърде рано да се вдигнат нашите надежди. Както каза Фабиола Джаноти, генерален директор на CERN:
„Ние сме едва в началото на пътуването. Превъзходната работа на LHC ускорителя, експерименти и изчислителни тела изключително добре за детайлно и всеобхватно изследване на няколко енергийни скали на TeV и значителен напредък в нашето разбиране на фундаменталната физика. "
Засега изглежда, че всички ще трябва да бъдем търпеливи и да чакаме още научни резултати. И всички можем да се утешим от факта, че поне засега стандартният модел все още изглежда правилен. Ясно е, че няма къси съкращения, когато става въпрос за намиране на това как работи Вселената и как всички нейни основни сили се съединяват.
