Tänä kesänä Chicagossa 3.-10. Elokuuta osallistuvat teoreetikot ja kokeelliset fyysikot ympäri maailmaa kansainväliseen korkeaenergiafysiikan konferenssiin (ICHEP). Yksi tämän konferenssin kohokohdista tulee CERN-laboratorioista, joissa hiukkasfyysikot esittelevät suuren määrän uutta tietoa, jonka Large Hadron Collider (LHC) on tähän mennessä tuottanut tänä vuonna.
Mutta kaiken jännityksen keskellä, joka liittyy mahdollisuuteen käydä läpi yli 100 viimeisintä tulosta, piti myös jakaa joitain huonoja uutisia. Kaikkien LHC: n toimittamien uusien tietojen ansiosta uuden alkuainehiukkasen löytäminen - mahdollisuus, joka oli alkanut ilmestyä kahdeksan kuukautta sitten - on nyt haalistunut. Harmi, koska tämän uuden hiukkasen olemassaolo olisi ollut uraauurtava!
Tämän hiukkasen merkinnät ilmestyivät ensimmäisen kerran joulukuussa 2015, kun fyysikot, jotka käyttivät kahta CERN: n hiukkasdetektoria (ATLAS ja CMS), totesivat, että LHC: n suorittamat törmäykset tuottivat odotettua enemmän paria fotoneja ja yhdistetyn energian kanssa 750 gigaelektronvolttia. Vaikka todennäköisin selitys oli tilastollinen epäkohta, oli myös toinen houkutteleva mahdollisuus - että he näkivät todisteita uudesta hiukkasesta.
Jos tämä hiukkanen olisi todellakin todellinen, niin se todennäköisesti oli Higgs-bosonin raskaampi versio. Tämän hiukkasen, joka antaa muille alkuainehiukkasille niiden massan, olivat CERNin tutkijat löytäneet vuonna 2012. Mutta vaikka Higgs-bosonin löytö vahvisti hiukkasfysiikan standardimallin (joka on ollut tieteellinen yleissopimus viimeisen 50 vuoden ajan), tämän hiukkasen mahdollinen olemassaolo oli ristiriidassa sen kanssa.
Toinen, ehkä jopa jännittävämpi teoria oli, että hiukkanen oli kauan haluttu gravitroni, teoreettinen hiukkanen, joka toimii painovoiman “voiman kantajana”. Jos todellakin se oli Tämä Hiukkasilla, niin tiedemiehillä on vihdoin tapa selittää kuinka yleinen suhteellisuus ja kvanttimekaniikka menevät toisiinsa - jotain, joka on heidät välittänyt vuosikymmenien ajan ja estänyt kaiken teorian (TOE) kehittämistä.
Tästä syystä tiedeyhteisössä on ollut jännitystä melkoisesti, aiheesta on tehty yli 500 tieteellistä artikkelia. Muutaman viime kuukauden aikana toimitettujen valtavien tietojen ansiosta CERN-tutkijat pakotettiin kuitenkin ilmoittamaan perjantaina ICEP 2016 -tapahtumassa, että hiukkasista ei ollut uusia todisteita.
Tulokset esittelivät ryhmät, jotka huomasivat epätavalliset tiedot ensimmäisen kerran viime joulukuussa. CERNin ATLAS-ilmaisin, joka havaitsi ensin fotoniparit, oli Bruno Lenzi. Samaan aikaan Chiara Rovelli edustaa kilpailevaa joukkuetta, joka käyttää Compact Muon Solenoidia (CMS), joka vahvisti lukemat.
Kuten he osoittivat, lukemat, jotka osoittivat fotoniparien kohoamista viime joulukuussa, ovat sittemmin menneet tasaiselle tasolle, poistaen epäilykset siitä, onko kyseessä fluke vai ei. Kuitenkin, kuten Tiziano Campores - tiedottaja C.M.S. - lainasi New Yorkin ajat Kuten ilmoituksen aattona sanottiin, joukkueilla oli aina ollut selvää, ettei tämä ole todennäköinen mahdollisuus:
”Emme näe mitään. Itse asiassa pienellä alijäämällä on täsmälleen tuolloin. Se on pettymys, koska siitä on tehty niin paljon hypeä. [Mutta] olemme aina olleet siitä erittäin viileitä. "
Nämä tulokset ilmoitettiin myös asiakirjassa, jonka C.M.S. toimitti CERN: lle. joukkue samana päivänä. Ja CERN Laboratories toisti tämän lausunnon äskettäisessä lehdistötiedotteessa, jossa käsiteltiin viimeisintä ICEP 2016 -tapahtumassa pidettyä tiedonsiirtoa:
"Erityisesti kiehtova vihje mahdolliseen resonanssiin 750 GeV: n säteilyssä fotonipareiksi, joka aiheutti huomattavaa kiinnostusta vuoden 2015 tiedoista, ei ole ilmestynyt paljon suurempana vuoden 2016 tietojoukkona, joten se näyttää olevan tilastollinen heilahtelu."
Kaikki tämä oli pettymysuutisia, koska uuden hiukkasen löytäminen olisi voinut valaista jonkin verran monia kysymyksiä, jotka aiheutuivat Higgs-bosonin löytämisestä. Siitä lähtien kun sitä havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 2012 ja vahvistettiin myöhemmin, tutkijat ovat yrittäneet ymmärtää, kuinka se, että se, että antaa muille hiukkasille niiden massan, voi olla niin ”kevyt”.
Huolimatta siitä, että se oli raskain alkuainehiukkas - jonka massa oli 125 miljardia elektronivoltta -, kvantiteoria ennusti, että Higgsin bosonin oli oltava biljoonia kertaa raskaampi. Tämän selittämiseksi teoreettiset fyysikot ovat pohtineet, onko työssä todellakin joitain muita voimia, jotka pitävät Higgsin bosonin massan loitolla - ts. Joitain uusia hiukkasia. Vaikka uusia eksoottisia hiukkasia ei ole vielä löydetty, tulokset ovat toistaiseksi olleet rohkaisevia.
Esimerkiksi he osoittivat, että LHC-kokeiluissa on jo tallennettu noin viisi kertaa enemmän tietoja viimeisen kahdeksan kuukauden aikana kuin koko viime vuonna. He tarjosivat tutkijoille myös katsauksen siihen, kuinka subatomiset hiukkaset käyttäytyvät 13 biljoonan elektronisen voltin (13 TeV) energialla. Tämä on uusi taso, joka saavutettiin viime vuonna. Tämä energiataso on mahdollinen LHC: n kahden vuoden tauon aikana suoritetuista päivityksistä; ennen sitä se toimi vain puoliteholla.
Toinen asia, jota kannattaa herätä, oli se, että LHC ylitti kaikki aiemmat suorituskykyrekisterit viime kesäkuussa ja saavutti huippunopeuden, joka on miljardi törmäystä sekunnissa. Mahdollisuus suorittaa kokeita tällä energiatasolla ja ottaen huomioon nämä monet törmäykset, on tarjonnut LHC-tutkijoille riittävän suuren tietojoukon, että he pystyvät suorittamaan tarkemmat standardimalliprosessien mittaukset.
Erityisesti he kykenevät etsimään epämuodollisia hiukkasten vuorovaikutuksia suurella massalla, mikä muodostaa epäsuoran testin fysiikalle standardimallin ulkopuolella - erityisesti uudet hiukkaset, jotka ennustetaan supersymmetrian teoriassa ja muissa. Ja vaikka heidän ei ole vielä löydetty uusia eksoottisia hiukkasia, tulokset toistaiseksi ovat edelleen olleet rohkaisevia pääasiassa siksi, että ne osoittavat, että LHC tuottaa enemmän tuloksia kuin koskaan.
Ja vaikka löytäminen jotain, joka selittäisi Higgsin bosonien löytämisestä johtuvat kysymykset, olisi ollut merkittävä läpimurto, monet ovat yhtä mieltä siitä, että toiveidemme nousu oli yksinkertaisesti liian aikaista. Kuten CERNin pääjohtaja Fabiola Gianotti sanoi:
”Olemme vasta matkan alussa. LHC-kiihdyttimen, kokeilujen ja tietojenkäsittelyn loistava suorituskyky on erittäin hyvä monivaiheisen TeV-energia-asteikon yksityiskohtaiseen ja kattavaan tutkimiseen ja merkittävään edistymiseen perusfysiikan ymmärtämisessä. "
Toistaiseksi näyttää siltä, että meidän kaikkien on oltava kärsivällisiä ja odotettava lisää tieteellisiä tuloksia. Ja voimme kaikki suhtautua lohtuun siinä, että ainakin toistaiseksi vakiomalli näyttää edelleen olevan oikea. On selvää, ettei ole olemassa oikotietä, kun on tarkoitus selvittää, kuinka maailmankaikkeus toimii ja kuinka kaikki sen perusvoimat sopivat yhteen.
