CERN: Ενδείξεις ανακάλυψης νέου βαρέος σωματιδίου

Οι δύο ανεξάρτητες επιστημονικές ομάδες CMS και ATLAS, που κάνουν πειράματα με τον μεγάλο επιταχυντή αδρονίων (LHC) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN), έχουν ταυτόχρονες ενδείξεις ότι πιθανώς ανακάλυψαν ένα νέο θεμελιώδες σωματίδιο, ένα μποζόνιο πολύ βαρύτερο από εκείνο του Χιγκς. Αν και είναι πρόωρο να μιλήσει κανείς για ανακάλυψη, τα στοιχεία έχουν εξάψει το ενδιαφέρον των επιστημόνων.

Οι δύο ερευνητικές κοινοπραξίες -μεταξύ των οποίων βρίσκονται και έλληνες φυσικοί- έκαναν παράλληλες ανακοινώσεις για το ζήτημα στο κατάμεστο αμφιθέατρο του CERN έξω από τη Γενεύη (αρκετοί κάθονταν και στο πάτωμα!), οι οποίες ήλθαν να επιβεβαιώσουν τις φήμες που κυκλοφορούσαν τις τελευταίες μέρες, σύμφωνα με τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης» και το “Nature”.

Οι επιστήμονες, αναλύοντας τα έως τώρα στοιχεία από τις συγκρούσεις πρωτονίων στον μεγάλο επιταχυντή, εντόπισαν υπεράριθμα -σε σχέση με τα αναμενόμενα- ζεύγη φωτονίων με ενέργεια περίπου 750 GeV (γιγαηλεκτρονιοβόλτ ή δισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ) το καθένα.

Αυτή ακριβώς είναι πιθανό να είναι η «υπογραφή» ενός μυστηριώδους άγνωστου μέχρι σήμερα σωματιδίου, το οποίο μπορεί να ανήκει στην κατηγορία των μποζονίων, αλλά να μην είναι κατ’ ανάγκη παρόμοιο με το σωματίδιο (μποζόνιο) Χιγκς. Ίσως όμως να αποτελεί απλώς μια βαρύτερη εκδοχή του Χιγκς, του σωματιδίου που εξηγεί γιατί τα υπόλοιπα σωματίδια έχουν μάζα.

Το πιθανό σωματίδιο μπορεί να έχει μάζα περίπου 1.500 GeV και να διασπάται σε δύο φωτόνια με μάζα 750 GeV το καθένα. Αν αυτό όντως συμβαίνει, τότε θα είναι πολύ βαρύτερο από το μποζόνιο Χιγκς (που είναι περίπου 125 GeV) και από κάθε άλλο σωματίδιο που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.

Οι εκπρόσωποι των πειραμάτων CMS και ATLAS ανακοίνωσαν ότι προς το παρόν, με βάση τις έως τώρα στατιστικές αναλύσεις, η βεβαιότητα για μια νέα ανακάλυψη είναι μικρή. Ο ανιχνευτής ATLAS εντόπισε περίπου 40 ζεύγη φωτονίων περισσότερα από αυτά που προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, ενώ ο ανιχνευτής CMS παρατήρησε μόνο δέκα πρόσθετα ζεύγη φωτονίων.

Όπως είπαν οι φυσικοί, σε αυτή την πρώιμη φάση, καμία από τις δύο ερευνητικές ομάδες δεν θα είχε αναφέρει το ζήτημα δημοσίως, αν και η άλλη ομάδα δεν είχε συμβεί να κάνει μια σχεδόν παρόμοια ανακάλυψη. Δεν απέκλεισαν πάντως να πρόκειται για σύμπτωση.    

Στη σωματιδιακή φυσική οι επιστήμονες πρέπει να είναι προσεκτικοί, γιατί στατιστικές «γκάφες» συμβαίνουν συνεχώς, οι οποίες αποκαλύπτονται τελικά, όταν περισσότερα στοιχεία αναλύονται. Αυτή τη στιγμή, η πιθανότητα λάθους εκτιμάται ότι είναι μία στα 100 περίπου, αλλά θα πρέπει να μειωθεί σε μία στα 3,5 εκατομμύρια.

Αν όμως πράγματι ανακαλυπτόταν ένα νέο πολύ βαρύ σωματίδιο, τότε θα επρόκειτο για σημαντικό επίτευγμα, που θα άνοιγε επιτέλους την πόρτα σε μια νέα φυσική, πέρα από τα ήδη γνωστά. Το σωματίδιο Χιγκς θα ωχριούσε μπροστά σε μια τέτοια ανακάλυψη.

Ο εκπρόσωπος του CMS ιταλός φυσικός Τιζιάνο Καμπορέζι δήλωσε ότι οι απρόσμενες ενδείξεις προέκυψαν, καθώς η ομάδα του έψαχνε για ένα πιθανό σωματίδιο βαρύτητας, το βαρυτόνιο (ή γκραβιτόνιο). Όπως είπε, μέσα στο 2016, μετά από νέες έρευνες, θα ξεκαθαρίσει η εικόνα, κατά πόσο όντως έχει βρεθεί ένα νέο σωματίδιο, καθώς το ζήτημα θα αποτελέσει προτεταιότητα. Έως τότε, δεν μπορεί κανείς να αποκλείσει την πιθανότητα πως το νέο σωματίδιο έχει να κάνει με τη βαρύτητα.

Η ελληνικής καταγωγής πειραματική φυσικός Μαρία Σπυροπούλου, καθηγήτρια του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Calttech) και μέλος μιας από τις δύο ερευνητικές ομάδες του CERN, δήλωσε ότι, μετά τις παρατηρήσεις των πειραματικών φυσικών, είναι πλέον έργο των θεωρητικών φυσικών να εξηγήσουν τι μπορεί να έχει ανακαλυφθεί.

Προς το παρόν οι ενδείξεις έχουν βασισθεί στην ανάλυση περίπου 400 τρισεκατομμυρίων συγκρούσεων μεταξύ πρωτονίων. Έως το καλοκαίρι του 2016 θα έχει υπάρξει τουλάχιστον δεκαπλάσιος όγκος σωματιδιακών συγκρούσεων, οπότε η «ετυμηγορία» θα είναι ασφαλέστερη. Σε κάθε περίπτωση, όπως είπε η Σπυροπούλου, μετά την αναβάθμιση του CERN, που επιτρέπει συγκρούσεις σωματιδίων με ενέργεια 13 TeV (τεραηλεκτρονιοβόλτ ή τρισεκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ), «εισερχόμαστε πλέον σε μια άγνωστη περιοχή!».κε ένα μυστηριώδες νέο βαρύ σωματίδιο.