Doniosłe skutki małego zderzenia

Informacja o odkrytej przez zespół naukowców amerykańskich tajemniczej cząstce lub potężnej sile powiązań podekscytowała fizyków.

Eksperci studzili rozgorączkowane umysły: aby to udowodnić, potrzeba kilku miesięcy badań. Podczas konferencji w Blois we Francji fizycy zaprezentowali dwa razy więcej danych niż poprzednio.

Cegiełki na gruzach

Zjawisko dostrzeżone zostało podczas zderzania protonów z antyprotonami w tunelu akceleratora Tevatron. Jeżeli odkrycie się potwierdzi, legnie w gruzach model standardowy – teoria cząstek elementarnych, podstawowych cegiełek, z których zbudowana jest materia.

– Jeżeli jest to efekt, jakiego model standardowy nie przewiduje, to byłoby to naprawdę bardzo interesujące – powiedział „Rz" prof. Jan Kalinowski z Instytutu Fizyki UW.

Rozwijany od lat 70. ubiegłego wieku model łączy w sobie i wyjaśnia wcześniejsze teorie cząstek elementarnych, mechanikę kwantową i inne. Istnienie wszystkich cząstek, jakie przewiduje model standardowy, udało się fizykom potwierdzić eksperymentalnie, poza jedną: cząstką Higgsa. To bardzo ważny składnik teorii, bo cząstka Higgsa, oddziałująca z innymi cząstkami, nadaje im masę. Aby znaleźć tę „boską cząstkę", powstał największy na świecie akcelerator cząstek LHC w CERN pod Genewą.

– Nie można też wykluczyć, że modelowanie nie zawiera błędów. Fizycy chcieli sprawdzić, czy to, co uzyskali, pasuje do teorii modelu standardowego. W eksperymencie amerykańskim naukowcy skupili się na obserwacji rozpadu tzw. bozonów Z i W + lub W-. Zobaczyli tych przypadków kilka tysięcy.

Takie zderzenia to odtwarzanie – w nieporównywalnie małej skali – tego, co się działo podczas Wielkiego Wybuchu. Energia takich zderzeń jest tak olbrzymia, że prowadzi do powstania nowych cząstek rozsypujących się na wszystkie strony. Większość ma bardzo krótki żywot, rozpada się niemal w momencie powstania. Badacze amerykańscy doszli do wniosku, że w wyniku zderzeń dostrzegli nieznane dotąd cząstki 150 razy cięższe od protonów. Nie są to jednak cząstki Higgsa.

Mocniejszy efekt

– To nie jest jeszcze odkrycie. Model standardowy przewiduje przypadki zaobserwowane przez fizyków – tłumaczy prof. Kalinowski. – Ale wykryli także przypadki o masie większej od masy bozonu Z. A takich model standardowy nie tłumaczy. Kiedy zaprezentowali swoje odkrycie, prawdopodobieństwo, że jest to coś nowego, wynosiło 1 do 1000, środowisko fizyków uznało, że nie ma się czym podniecać. Taki efekt może być zwykłą fluktuacją statystyczną.

– Efekt jest coraz mocniejszy – przekonywał podczas konferencji w Blois Giovanni Punzi, członek zespołu CDF.

– Wciąż przeliczamy wszystkie dane, powtarzamy analizy – powiedział Rob Roser, rzecznik zespołu CDF.

W tym samym akceleratorze, w którym zderzają się protony i antyprotony, oprócz detektora, z którego dane zbiera zespół CDF, jest drugie urządzenie, z którego dane opracowuje inny zespół w eksperymencie o nazwie DZero.