Αν νομίζετε ότι τυχόν κβαντικές ανακαλύψεις θα πρέπει να περιμένουν έως ότου ενεργοποιηθεί ξανά το Large Hadron Collider (LHC) το 2009, θα έχετε λάθος. Φαίνεται ότι ο επιταχυντής σωματιδίων Tevatron στο Fermilab, Batavia, Illinois, ανακάλυψε…
…κάτι.
Οι επιστήμονες στο Tevatron διστάζουν να χαιρετήσουν νέα αποτελέσματα από τον ανιχνευτή Collider στο Fermilab (CDF) ως «νέα ανακάλυψη», καθώς απλά δεν ξέρω τι προτείνουν τα αποτελέσματά τους. Κατά τη διάρκεια συγκρούσεων μεταξύ πρωτονίων και αντι-πρωτονίων, το CDF παρακολουθούσε τη φθορά των κουάρκ πυθμένα και τα αντι-κουάρκ πυθμένα σε μιόνια. Ωστόσο, οι επιστήμονες του CDF αποκάλυψαν κάτι περίεργο. Πάρα πολλοί Τα μιόνια δημιουργούνταν από τις συγκρούσεις, και τα μιόνια ήταν ύπαρξη έξω από το σωλήνα δοκού…
Το Tevatron άνοιξε το 1983 και είναι σήμερα ο πιο ισχυρός επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο. Είναι ο μόνος συγκολλητής που μπορεί να επιταχύνει πρωτόνια και αντι-πρωτόνια σε 1 ενέργεια TeV, αλλά θα ξεπεραστεί από το LHC όταν τελικά τεθεί σε λειτουργία κάπου νωρίς το επόμενο έτος. Μόλις το LHC συνδεθεί στο διαδίκτυο, η υποατομική φλόγα θα μεταφερθεί στον ευρωπαϊκό επιταχυντή και το Tevatron θα προετοιμαστεί για παροπλισμό κάποια στιγμή το 2010. Αλλά προτού κλείσει αυτή η ισχυρή εγκατάσταση, θα συνεχίσει να εξετάζει το θέμα για λίγο ακόμα.
Σε πρόσφατα πειράματα σύγκρουσης πρωτονίων, οι επιστήμονες που χρησιμοποίησαν το CDF άρχισαν να βλέπουν κάτι που δεν μπορούσαν να εξηγήσουν με την τρέχουσα κατανόηση της σύγχρονης φυσικής.
Οι συγκρούσεις σωματιδίων συμβαίνουν εντός του «σωλήνα δέσμης» πλάτους 1,5 cm που συγκρούουν τις σχετικιστικές ακτίνες σωματιδίων και τις εστιάζουν σε ένα σημείο για να συμβεί η σύγκρουση. Μετά τη σύγκρουση, ο προκύπτων ψεκασμός σωματιδίων ανιχνεύεται από τα περιβάλλοντα στρώματα ηλεκτρονικών. Ωστόσο, η ομάδα του CDF εντόπισε πάρα πολλά μιόνια που δημιουργήθηκαν μετά τη σύγκρουση. Επιπλέον, δημιουργήθηκαν ανεξήγητα μιόνια εξω απο ο σωλήνας δέσμης χωρίς ανιχνεύσεις ίχνους στα εσωτερικά στρώματα των ανιχνευτών CDF.
Ο εκπρόσωπος του CDF Jacobo Konigsberg, επιθυμεί να υπογραμμίσει ότι πρέπει να γίνουν περισσότερες έρευνες προτού καταλήξει σε εξήγηση. «Δεν έχουμε αποκλείσει μια συνηθισμένη εξήγηση για αυτό και θέλω να το καταστήσω πολύ σαφές," αυτός είπε.
Ωστόσο, οι θεωρητικοί δεν είναι τόσο επιφυλακτικοί και είναι πολύ ενθουσιασμένοι για αυτό που θα μπορούσε να σημαίνει για το πρότυπο μοντέλο των υπο-ατομικών σωματιδίων. Εάν η ανίχνευση αυτών των υπερβολικών μιόνων αποδειχθεί σωστή, το «άγνωστο» σωματίδιο έχει διάρκεια ζωής 20 picoseconds και έχει την ικανότητα να ταξιδεύει 1 cm, μέσω της πλευράς του σωλήνα δέσμης, και στη συνέχεια αποσυντίθεται σε μιόνια.
Ο Dan Hooper, ένας άλλος επιστήμονας του Fermilab, επισημαίνει ότι εάν αυτό είναι πραγματικά ένα άγνωστο σωματίδιο, θα ήταν μια τεράστια ανακάλυψη. «Ένα εκατοστό είναι πολύς δρόμος για τα περισσότερα είδη σωματιδίων να το φτιάξουν πριν αποσυντεθούν», Λέει. «Είναι πολύ νωρίς για να πούμε πολλά για αυτό. Τούτου λεχθέντος, εάν αποδειχθεί ότι υπάρχει ένα νέο «μακράς διαρκείας» σωματίδιο, θα ήταν πολύ μεγάλη υπόθεση.”
Ο Neal Weiner του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης συμφωνεί με τον Hooper. «Εάν αυτό είναι σωστό, είναι απλώς απίστευτα συναρπαστικό," αυτος λεει. «Θα ήταν μια ένδειξη της φυσικής ίσως ακόμη πιο ενδιαφέρουσα από ό, τι έχουμε μαντέψει προηγουμένως.”
Οι επιταχυντές σωματιδίων έχουν μακρά ιστορία παραγωγής απροσδόκητων αποτελεσμάτων, ίσως αυτό θα μπορούσε να είναι ένας δείκτης ενός σωματιδίου που έχει προηγουμένως παραβλεφθεί, ή πιο ενδιαφέρον, δεν έχει προβλεφθεί. Φυσικά, οι επιστήμονες ισχυρίζονται γρήγορα ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι πίσω από όλα αυτά.
Ο Weiner, με τη συνάδελφο Nima Arkani-Hamed, έχουν διαμορφώσει ένα μοντέλο που προβλέπει την ύπαρξη σωματιδίων σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν. Στη θεωρία τους, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω σωματιδίων μεταφοράς δύναμης μάζας περίπου 1 GeV. Τα μιόνια CDF που παράγονται εκτός του σωλήνα δέσμης έχουν υπολογιστεί ότι παράγονται από ένα «άγνωστο» αποσυντιθέμενο γονικό σωματίδιο με μάζα περίπου 1 GeV.
Η σύγκριση είναι εντυπωσιακή, αλλά ο Weiner επισημαίνει γρήγορα ότι απαιτείται περισσότερη δουλειά προτού τα αποτελέσματα του CDF συνδεθούν με τη σκοτεινή ύλη. «Προσπαθούμε να το καταλάβουμε," αυτός είπε. «Αλλά θα ήμουν ενθουσιασμένος από τα δεδομένα του CDF ανεξάρτητα.”
Ίσως δεν χρειάζεται να περιμένουμε το LHC, μπορεί να αποκαλυφθεί κάποια νέα φυσική πριν ακόμη επιδιορθωθεί ο ολοκαίνουργιος επιταχυντής CERN…
Πηγή: Νέος Επιστήμονας
