Idén nyáron Chicagóban, augusztus 3-tól 10-ig a világ minden tájáról származó teoretikusok és kísérleti fizikusok részt vesznek a nagy energiájú fizika nemzetközi konferenciáján (ICHEP). A konferencia egyik legfontosabb eleme a CERN Laboratories-től származik, ahol a részecskefizikusok bemutatják azon új adatok gazdagságát, amelyeket az idén a Hadron ütköző (LHC) eddig előállított.
De az izgalom közepette, amely a több mint 100 legfrissebb eredmény bejutására képes, néhány rossz hírt is meg kellett osztani. Az LHC által nyújtott összes új adatnak köszönhetően egy új elemi részecske felfedezésének esélye - egy olyan lehetőség, amely valószínűleg nyolc hónappal ezelőtt kezdtek megjelenni - most már elhalványult. Kár, mert az új részecske létezése úttörő lett volna!
Ennek a részecskéknek a jelzése először 2015 decemberében jelent meg, amikor a CERN két részecskedetektorát (ATLAS és CMS) használó fizikusok csoportjai megfigyelték, hogy az LHC ütközései a vártnál több pár fotont eredményeznek, és kombinált energiával 750 gigaelektronvolta. Miközben a legvalószínűbb magyarázat a statisztikai kakas volt, volt még egy ijesztõ esély - hogy láttak egy új részecske bizonyítékát.
Ha ez a részecske valóban valós lenne, akkor valószínűleg a Higgs-bozon nehezebb változata lenne. Ezt a részecskét, amely más elemi részecskéket ad a tömegükhöz, 2012-ben fedezték fel a CERN kutatói. Míg azonban a Higgs-bozon felfedezése megerősítette a részecskefizika standard modelljét (amely az elmúlt 50 évben a tudományos konvenció volt), ennek a részecskéknek a lehetséges létezése ellentétes volt vele.
Egy másik, talán még izgalmasabb elmélet az volt, hogy a részecske a régóta keresett gravitron, az elméleti részecske, amely a gravitáció „erőhordozója”. Ha valóban volt ez Amikor a részecske részecskéket kap, akkor a tudósoknak végül is módjuk van megmagyarázni az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika összekapcsolódását - olyasmi, amely évtizedek óta elkerüli őket, és gátolja a Mindent elmélet (ToE of Everything) kifejlesztését.
Ezért a tudományos közösség elegendő izgalommal bírt, több mint 500 tudományos előadással kapcsolatban. Az elmúlt néhány hónapban rendelkezésre bocsátott hatalmas mennyiségű adatnak köszönhetően a CERN kutatói pénteken kénytelenek voltak bejelenteni az ICEP 2016-ban, hogy nincs új bizonyíték a részecske létezésére.
Az eredményeket azon csapatok képviselői mutatták be, amelyek tavaly decemberben először vettek észre a szokatlan adatokat. A CERN ATLAS detektorát, amely először észlelte a fotonpárokat, Bruno Lenzi képviselte. Időközben Chiara Rovelli, a versenytárs csapat képviselője, amely a Compact Muon mágnesszelepet (CMS) használja, amely megerősítette a leolvasást.
Mint megmutatták, az a leolvasás, amely tavaly decemberben fotonpárokban ütközött, azóta laposvá vált, kiküszöbölve minden kétséget afelől, hogy egy pelyhes volt-e. Mint azonban Tiziano Campores - a C.M.S. szóvivője - idézi a New York Times amint azt a bejelentés előestéjén mondták, a csapatoknak mindig tisztában voltak azzal, hogy ez nem valószínű lehetőség:
„Nem látunk semmit. Valójában még egy kis hiány pontosan abban a pontban van. Csalódást okoz, mert annyira hiper történt róla. [De] mindig nagyon hűvös voltunk benne.
Ezeket az eredményeket egy, a C.M.S. által a CERN-nek benyújtott dokumentumban is közölték. csapat ugyanazon a napon. A CERN Laboratories ezt a kijelentést egy nemrégiben kiadott sajtóközleményben említette, amely a legfrissebb, az ICEP 2016-ban bemutatott adatállományról szól:
"Különösen a 750 GeV fénysugár fotonpárokra bomlásának esetleges érdeklődésre mutató utalása, amely jelentős érdeklődést váltott ki a 2015. évi adatok alapján, nem került elő a sokkal nagyobb 2016. évi adathalmazban, és így statisztikai ingadozásnak tűnik."
Ez mind kiábrándító hír volt, mivel egy új részecske felfedezése bizonyos körülmények között rávilágíthatott a Higgs-bozon felfedezéséből fakadó számos kérdésre. Amióta 2012-ben először megfigyelték, majd később megerősítették, a tudósok küzdenek annak megértésében, hogy az a tény, hogy más részecskéknek a tömegüket adják, olyan könnyű lehet.
Annak ellenére, hogy a legnehezebb elemi részecske - 125 milliárd elektronvolttal tömegű - a kvantumelmélet azt jósolta, hogy a Higg-bozonnak milliárdszor nehezebbnek kell lennie. Ennek magyarázata érdekében az elméleti fizikusok azon gondolkodtak, vajon vannak-e olyan egyéb erők, amelyek a Higgs-boszon tömegét az öbölben tartják - vagyis néhány új részecskét. Noha még nem fedeztek fel új egzotikus részecskéket, az eddigi eredmények biztatóak.
Például megmutatták, hogy az LHC-kísérletek már az elmúlt nyolc hónapban ötször annyi adatot rögzítettek, mint az elmúlt évben. Ezenkívül áttekintést nyújtottak a tudósoknak arról is, hogy a szubatomi részecskék hogyan viselkednek 13 billió elektromos volta (13 TeV) energiákon - ez egy új szint, amelyet tavaly elérték. Ez az energiaszint lehetővé tette az LHC kétéves időszakában végzett korszerűsítéseit; előtte csak félig működött.
Egy másik dolog, amit érdemelhetünk, az a tény, hogy az LHC tavaly júniusban meghaladta az összes korábbi teljesítményrekordot, elérve a csúcsteljesítményt, másodpercenként 1 milliárd ütközést. Az a képesség, hogy ezen az energiaszinten végezzen kísérleteket, és bevonja ezt a sok ütközést, elegendő adatkészletet biztosított az LHC kutatóinak, hogy képesek legyenek a standard modell folyamatainak pontosabb mérésére.
Különösen képesek lesznek a nagy tömegű rendellenes részecske kölcsönhatásokra, amelyek közvetett fizikai próbát jelentenek a standard modellön túl - különösen az új részecskékre, amelyeket a szuperszimmetria elmélete előre jelez és mások. És bár még nem találtak új egzotikus részecskéket, az eddigi eredmények továbbra is biztatóak, főleg azért, mert azt mutatják, hogy az LHC több eredményt hoz, mint valaha.
És bár valami olyan felfedezése, amely megmagyarázhatja a Higgs-bozonok felfedezésével kapcsolatos kérdéseket, nagy áttörés lett volna, sokan egyetértenek abban, hogy egyszerűen túl korai volt felkészülni reményeinkre. Fabiola Gianotti, a CERN főigazgatója szerint:
Csak az utazás elején vagyunk. Az LHC gyorsító, a kísérletek és a számítástechnika kitűnő teljesítménye rendkívül jó a több TeV energia skálájának részletes és átfogó feltárására, valamint az alapvető fizika megértésének jelentős előrelépésére. ”
Egyelőre úgy tűnik, hogy mindannyian türelmeseknek kell lennünk, és várnunk kell még több tudományos eredmény előállítását. És mindannyian vigasztalhatjuk azt a tényt, hogy legalább egyelőre a standard modell továbbra is a megfelelő. Nyilvánvaló, hogy nincs rövid út, amikor kitaláljuk, hogyan működik az Univerzum és hogyan alakulnak össze az összes alapvető erő.
