LHC na stopě nové fyziky? Pokusy naznačují zvláštní vzorec

TLDR: Relativně malá, ale opakující se odchylka v měření interakcí částic zvaných leptony není v souladu s dnešním Standardním modelem. Zdá se, že CERN tak může být na stopě nových fyzikálních jevů. Oznámení tuna.

A Nobelovu cenu letos vyhrává…

Letos uplynulo již 11 let od okamžiku, kdy Velký částicový urychlovač také známější jako LHC provedl svou první vysokoenergetickou srážku. Od té doby uplynulo nejen dost času, ale proběhlo také dost experimentů – včetně potvrzení existence Higgsova bosonu. Nyní se ale vědátoři v CERNu opět hlásí s novinkami a opatrně naznačují, že tentokrát by to mohlo být velký…

Popišme si nejprve, jak vlastně pokusy v LHC vypadají. Asi víte, že uvnitř urychlovače se nějak srážejí částice, kterým se předtím dodá vysoká rychlost. Občas se někdo bojí, že tím restartujeme vesmír – ale LHC „jen“ opakuje fyzikální podmínky a jevy, na které docházelo a dochází v supernovách po celém vesmíru. Jen s tím rozdílem, že u nich se ty srážky dějí o pár miliard řádů ve větším počtu.

K čemu ty srážky ale jsou? Inu, srážky jsou vlastně způsob, jakým vznikají nové částice. Během srážek kvarky a gluony obou částic, které by se jinak nesetkaly, spolu najednou mohou interakovat. A to znamená, že jsou nuceny vytvářet věci, které by jinak nevytvářely. Srážky jsou tedy v zásadě způsob, jakým se nové částice (a také třeba i prvky) rodí. A to v historii vesmíru mělo řadu projevů, bez kterých bychom tu doslova nebyli. Také uhlík nebo kyslík totiž vznikly uvnitř hvězd, na počátku vesmíru totiž vůbec neexistovaly.

Ony experimentální „sraženice“ uvnitř LHC jsou ale jenom dílkem příběhu. To, jaké částice by měly vzniknout, totiž již dávno předpověděli teoreticky fyzikové. LHC je tedy „jenom“ obrovský experiment, který jejich teze ověřuje – anebo vyvrací. Co kdyby se však uvnitř urychlovače začalo ve větším dít cosi, co teorie úplně nepředpokládaly?

Inu, toho jsme možná právě svědky!

Zdroj: Sony Picture Releasing, vlastní
Zdroj: Sony Picture Releasing, vlastní

Nová fyzika?

Experiment LHCb v laboratoři CERN totiž nedávno provedl přesné měření vzácných rozpadů částic zvaných mezony, které se skládají z kvarku a antikvarku, a to takových, které obsahují kvark b zvaný beauty nebo také bottom.

„Jde o nejtěžší kvark, který tvoří vázané stavy,“ píše mi náš kamarád Jiří Kvita, který patří mezi české vědátory podílející se na experimentech v LHC, „V rozpadech mezonů B na tzv. podivné mezony K (obsahující podivný, strange, kvark s) hledali výzkumníci rozdíly v jejich četnosti, kdy je rozpad doprovázen vznikem páru elektron-pozitron či mion-antimion.“ Dodejme, že mion je částice podobná elektrony, ale asi 200x těžší, a že antičástice mají opačný náboj než částice.

Inu, a nyní přichází pointa: podle obecně uznávaných teoretických tezí Standardního modelu (žoviálně mu dejme zkratku „SM“) mikrosvěta by interakce částic zvaných leptony (elektron, mion, tau) měly být stejné. „Tým výzkumníků však nalezl nesoulad na úrovni tzv. 3 standardních odchylek,“ pokračuje Jirka Kvita, „Pravděpodobnost, že by šlo o náhodu, je jen 0.1%, což znamená evidenci pro možné nové druhy fyziky za hranicemi Standardního modelu.“

Jak dále dodává, to může znamenat existenci možných nových částic či interakcí, které mění způsob rozpadu mezonů B na mezon K a elektrony či miony. Co přesně by to ale znamenalo pro obecnější teorie, je zatím samozřejmě neznámé. Vědátoři nyní doslova vedou „průzkum bojem“, takže vzejít z toho může cokoliv. Stejně jako nic.

Budoucí superurychlovač? Zdroj: CERN.

Nejde jen o teorie

„Výsledek čeká na potvrzení dalšími experimenty,“ dodává Jirka Kvita, „Prozatím se jedná o jeden z nejpřesnějších náznaků existence možné nové fyziky z dílny experimentů na urychlovači LHC.“

Aby toho nebylo málo, dnes se objevila i jiná práce odhalující tak trochu podobnou anomálii u muonů, ale také tentokrát bude třeba si na výsledky počkat. Opět by vysvětlení jiného než očekávaného chování mohlo naznačovat přítomnost nových částic (jevů, sil, Nobelovek…) a tedy nové fyziky. A opět zatím víc nevíme. A panují i protinázory, podle kterých by za dnes oznámený jev mohlo i trochu jiné chování muonů bez vnějšího vlivu. Čili bez nové fyziky

Někteří možná čekali víc, ale opět připomeňme – LHC studuje to, z čeho jsme my všichni (a zbytek vesmíru k tomu). I velmi drobné, leč opakující se odchylky od našich předpokladů, tedy můžou odhalovat obrovské nepoznané horizonty vědy! A kdo by namítal, že chleba levnější nebude…

Tomu asi opět připomenu, že tenhle článek si čte na zařízení, které funguje na elektronech, a jeho obsah mu přišel pomocí elektromagnetických vln. To, co dvě století nazpět, byly čistokrevné teoretické pojmy, dnes překovalo svět k nepoznání. Ať už tedy v LHC odhalí cokoliv, v dlouhodobém výsledku se s výsledky těchto experimentů nakonec srazí každý z nás, či našich potomků.

[Jiří Kvita, Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama