Šovasar Čikāgā no 3. līdz 10. augustam teorētiķi un eksperimentālie fiziķi no visas pasaules piedalīsies Starptautiskajā augstas enerģijas fizikas konferencē (ICHEP). Viens no šīs konferences akcentiem nāk no CERN laboratorijām, kur daļiņu fiziķi demonstrē jauno datu bagātību, ko lielais hadronu sadursme (LHC) līdz šim ir sagatavojusi šajā gadā.
Bet visā satraukumā, kas rodas, spējot iesaistīties vairāk nekā 100 jaunākajos rezultātos, nācās dalīties arī ar dažām sliktām ziņām. Pateicoties visiem jaunajiem LHC sniegtajiem datiem, tagad ir samazinājusies iespēja, ka tika atklāta jauna elementārā daļiņa - iespēja, kas sāka parādīties pirms astoņiem mēnešiem. Pārāk slikti, jo šīs jaunās daļiņas esamība būtu bijusi revolucionāra!
Šīs daļiņas norādes pirmo reizi parādījās 2015. gada decembrī, kad fiziķu komandas, kas izmantoja divus CERN daļiņu detektorus (ATLAS un CMS), atzīmēja, ka LHC veiktās sadursmes rada vairāk fotonu pāru, nekā tika gaidīts, un ar kombinēto enerģiju no 750 gigaelektronovoltiem. Lai gan visticamākais izskaidrojums bija statistiska kļūda, pastāvēja vēl viena vilinoša iespēja - viņi redzēja jaunas daļiņas pierādījumus.
Ja šī daļiņa patiesībā būtu reāla, tad tā, visticamāk, būtu smagāka Higsa boza versija. Šo daļiņu, kas piešķir citām elementārdaļiņām to masu, CERN pētnieki atklāja 2012. gadā. Bet, lai gan Higsa boza atklāšana apstiprināja daļiņu fizikas standarta modeli (kas pēdējos 50 gadus ir bijusi zinātniska konvencija), šīs daļiņas iespējamā pastāvēšana bija pretrunā ar to.
Vēl viena, varbūt pat aizraujošāka teorija bija tā, ka daļiņa bija ilgi meklētais gravitrons, teorētiskā daļiņa, kas darbojas kā gravitācijas “spēka nesējs”. Ja tiešām tā bija šo daļiņu, tad zinātniekiem beidzot būtu veids, kā izskaidrot, kā vispārējā relativitāte un kvantu mehānika iet kopā - kaut kas ir tos izvairījies gadu desmitiem ilgi un kavējis visu teorijas (TOE) attīstību.
Šī iemesla dēļ zinātnieku aprindās ir noticis diezgan liels satraukums, par šo tēmu ir sagatavoti vairāk nekā 500 zinātnisko rakstu. Tomēr, pateicoties pēdējos mēnešos sniegtajam milzīgajam datu apjomam, CERN pētnieki bija spiesti piektdien ICEP 2016 paziņot, ka nav nekādu jaunu pierādījumu par daļiņu, kas būtu bijusi.
Rezultātus prezentēja to komandu pārstāvji, kuras neparasti dati pirmo reizi pamanīja pagājušā gada decembrī. Pārstāvot CERN detektoru ATLAS, kurš pirmais atzīmēja fotonu pārus, bija Bruno Lenzi. Tikmēr Chiara Rovelli, kas pārstāv konkurējošo komandu, kas izmanto kompakto Muona solenoīdu (CMS), kas apstiprināja rādījumus.
Kā viņi parādīja, rādījumi, kas liecināja par fotonu pāru sasitumu pagājušā gada decembrī, kopš tā laika ir nonākuši līdzenumā, novēršot jebkādas šaubas par to, vai tā ir vai nav bijusi kļūda. Tomēr kā Tiziano Campores - C.M.S. - citēja Ņujorkas Laiks kā teikts paziņojuma priekšvakarā, komandām vienmēr bija skaidrs, ka tā nav iespējamā iespēja:
“Mēs neko neredzam. Faktiski tieši tajā brīdī ir pat neliels deficīts. Tas rada vilšanos, jo par to ir tik daudz izteikts. [Bet] mēs vienmēr par to esam bijuši ļoti forši. ”
Šie rezultāti tika norādīti arī dokumentā, ko CERN iesniedza C.M.S. komanda tajā pašā dienā. Un CERN laboratorijas atkārtoja šo paziņojumu nesenajā preses paziņojumā, kurā tika apskatīti jaunākie dati par pārvadājumiem, kas tika prezentēti ICEP 2016:
"Jo īpaši intriģējošais mājiens par iespējamo rezonansi pie 750 GeV, sadaloties fotonu pāros, kas izraisīja ievērojamu interesi par 2015. gada datiem, nav parādījies daudz lielākajā 2016. gada datu kopā un tādējādi šķiet statistiskas svārstības."
Šīs visas bija vilšanās ziņas, jo jaunas daļiņas atklāšana varēja nedaudz parādīt daudzos jautājumus, kas rodas, atklājot Higsa bozonu. Kopš tā novēršanas 2012. gadā un vēlāk apstiprināšanas zinātnieki ir centušies saprast, kā tieši tas, kas citām daļiņām piešķir to masu, varētu būt tik “viegls”.
Neskatoties uz to, ka tā bija vissmagākā pamata daļiņa - ar 125 miljardu elektronu voltu masu -, kvantu teorija prognozēja, ka Higsa bozonam bija jābūt triljoniem reižu smagākam. Lai to izskaidrotu, teorētiskie fiziķi ir domājuši, vai patiesībā darbā ir kādi citi spēki, kas uztur Higsa bozona masu pie līča - t.i., dažas jaunas daļiņas. Lai gan vēl nav atklātas jaunas eksotiskas daļiņas, līdz šim rezultāti joprojām ir iepriecinoši.
Piemēram, viņi parādīja, ka LHC eksperimenti pēdējos astoņos mēnešos jau ir reģistrējuši apmēram piecas reizes vairāk datu nekā visos pagājušajā gadā. Viņi arī piedāvāja zinātniekiem ieskatu, kā subatomiskās daļiņas uzvedas pie 13 triljonu elektronu voltu (13 TeV) enerģijām, kas ir jauns līmenis, kas tika sasniegts pagājušajā gadā. Šis enerģijas līmenis ir iespējams, pateicoties uzlabojumiem, kas veikti LHC tā divu gadu pārtraukuma laikā; pirms tam tas darbojās tikai ar pusjaudu.
Vēl viena lieta, par kuru ir vērts lepoties, bija fakts, ka LHC pagājušā gada jūnijā pārspēja visus iepriekšējos veiktspējas ierakstus, sasniedzot maksimālo gaismas intensitāti - 1 miljardu sadursmju sekundē. Spēja veikt eksperimentus šajā enerģijas līmenī un iesaistot šīs daudzās sadursmes, ir nodrošinājusi LHC pētniekiem pietiekami lielu datu kopu, ka viņi spēj veikt precīzākus standarta modeļa procesu mērījumus.
Jo īpaši viņi varēs meklēt anomālijas daļiņu mijiedarbību ar lielu masu, kas ir netiešs fizikas pārbaudījums ārpus standarta modeļa - īpaši jaunām daļiņām, kuras paredz Supersimetrijas teorija un citas. Kaut arī viņiem vēl nav jāatrod jaunas eksotiskas daļiņas, līdz šim rezultāti joprojām ir iepriecinoši, galvenokārt tāpēc, ka tie parāda, ka LHC sniedz vairāk rezultātu nekā jebkad agrāk.
Un, kaut arī atklājot kaut ko tādu, kas varētu izskaidrot jautājumus, kas rodas no Higsa bozona atklāšanas, būtu bijis būtisks sasniegums, daudzi piekrīt, ka mūsu cerības ir vienkārši par agru. Kā sacīja CERN ģenerāldirektore Fabiola Gianotti:
“Mēs esam tikai ceļojuma sākumā. Lieliskais LHC paātrinātāja, eksperimentu un skaitļošanas tehnikas sniegums ir ārkārtīgi labs detalizētai un visaptverošai vairāku TeV enerģijas skalu izpētei un ievērojamam progresam mūsu izpratnē par pamata fiziku. ”
Pagaidām šķiet, ka mums visiem būs jābūt pacietīgiem un jāgaida, kamēr tiks iegūti vairāk zinātnisku rezultātu. Un mēs visi varam priecāties par to, ka vismaz pagaidām standarta modelis joprojām šķiet pareizs. Skaidrs, ka, lai noskaidrotu, kā Visums darbojas un kā visi tā pamata spēki sader kopā, nav nekādu saīsinājumu.
