Máté, Mirella
10 °C
13 °C

Épp most születik a legújabb fizika

000 Par8099786
2015.09.02. 21:09
Nem is volt olyan régen, mikor a fizikatudomány, és szokatlan módon vele az egész világ azt ünnepelte, hogy a Nagy Hadronütköztetőben (LHC)-ben folytatott kísérletek segítségével megtalálták a Higgs-bozont. Ez az elem kellett ahhoz, hogy a Standard modell teljessé váljon, és legyen egy komplett szabályrendszerünk, amely leírja, hogyan viselkednek az univerzum atomnál, sőt az atommagnál is kisebb részecskéi, mert a newtoni fizika (tudja, véegyenlőesperté általános iskolából) olyan kis dolgokra nem működött.

Most azonban új eredmény született. Szintén az LHC-n dolgozó kutatók jelentették be, hogy okkal mondták már korábban is páran, hogy a Standard Modell sem ír le mindent. Ez persze nem újdonság,

a mindenség működését leíró egyenletrendszer leginkább közérthető hiánya, hogy a gravitációra pont nem működik.

A baj csak az volt, hogy ugyan a számítások nem jöttek ki, gyakorlati bizonyítékot a Standard Modellen túli fizikára mégsem sikerült találni. Pontosabban eddig nem sikerült, mert az LHC korábbi adataira alapozó kutatás talált valami egészen különlegeset.

Fotó: quantumdiaries.org

A kutatók azt vették észre, hogy az egyik szubatomi részecske (a szépséges, azaz bottom, vagy beauty kvarkokat tartalmazó B-mezon) bomlása másként történik, mint ahogy a Standard Modell szabályai szerint szabadna neki. A felfedezéshez az kellett, hogy az LHC-ban közel fénysebességgel egymásnak csapott, elemeikre eső protonok egyes darabjait figyeljék. A vizsgált B-mezonoknak a még kisebb kvark részecskékre történő bomlása során látszott, hogy egyebek mellett két külön családba tartozó leptontípus is megjelenik, a tau lepton és a müon. Kicsit zavaros ez az egész, de szerencsére a felfedezés mibenlétének megértéséhez elég annyit tudni, hogy a tau lepton és a müon a Standard Modell által felállított szabályok alapján teljesen egyenértékű kellene, hogy legyen. Viszont most kiderült, hogy nem, nem egyenlők, és ezzel borul a leptondemokráciának is nevezett alapszabály.

Ez olyan súlyú bizonyíték lehet, mint amikor kiderült, hogy az atom nem is oszthatatlan.

A részecskegyorsító LHCb nevű kísérletén és detektorán dolgozó nemzetközi tudóscsoport arra alapozza az eredményeit, hogy a leptonok bomlását mutató adatokban találtak egy egészen kicsi, de mégis a statisztikai hibahatáron bőven kívül eső, érvényes különbséget. Ráadásul nem is ez az első alkalom, hogy a dolog feltűnik valakinek. Korábban az USA-ban található Stanford Lineáris Gyorsító Központ BaBar nevű kísérletében jelentek az elvárttól eltérően bomló szubatomi részecskék. Ott ráadásul teljesen eltérő körülmények között végezték a kísérleteket, eleve elektronokat ütköztettek, nem protonokat, ahogy az LHC-ben teszik. Szakemberek szerint az, hogy eltérő körülmények között ugyanazt a jelenséget látják, komoly igazolást jelent. „A két kísérleti eredmény együtt már valószínűsíti, hogy nem valami műszeres tévedés vagy zaj az adatsorban, hanem valódi fizika az, amit látunk” nyilatkozta Brian Hamilton, a Marylandi Egyetem fizikusa.

Dr. Barnaföldi Gergely Gábor, az MTA Wigner Fizikai Kutatóintézet tudományos főmunkatársa, az ALICE kísérleten dolgozó magyarok csoportvezetője bár nem tagja a kérdéses kutatócsoportnak (az LHC-ban dolgozó számos magyar közül amúgy egy sem az), de mint mondja, ez a mostani eredmény még érdekesebb lehet. Az adatok ugyanis, amelyekre a kutatás alapoz, még az LHC korábbi, leállítás előtti eredményeiből származnak. Az LHC-t viszont pont azért állították le, hogy megerősítsék, és még nagyobb energiaszinteken csaphassák egymásnak a protonokat. „Az LHCb mostani bejelentése olyan érzékeny detektor-technológiáknak köszönhető, amik jelenleg csak a CERN-ben érhetőek el. Kellően nagy energián, jó statisztikával fény derülhet ilyen finomságokra is, mint a hírben említett ritka bomlás” – mondja Barnaföldi.

A kutató egyetért abban, hogy ez a felfedezés az egyik első jele lehet a Standard Modellen túli fizikának. „Az SM egyik kiterjesztésében (2DHM two-Higgs-Doublet Model) nemcsak egy Higgs-bozon van, hanem további töltéssel rendelkező Higgsek is, úgynevezett dublettben. Ilyen részecskék létezése lehetővé tennék a különböző ízűnek nevezett leptonok vagy leptoncsaládok közötti átmeneteket” – ment bele a részletekbe kérdésünkre a fizikus.

Fotó: CERN/LHCB COLLABORATION

A laikus, fizikát utoljára a középiskolában tanuló ember első kérdése természetesen az, hogy de akkor most tényleg azért kutatták ilyen sokáig a Standard Modellt igazoló Higgs-bozont, hogy aztán két év múlva kiderüljön, hogy lehet kukázni az egészet? „Természetesen a Standard Modell továbbra is megállja helyét, hasonlóan ahhoz, hogy a hétköznapi életben is remekül működik a klasszikus newtoni mechanika relativisztikus effektusok nélkül is” – magyarázza Barnaföldi. Mármint amíg nem kapcsoljuk be a GPS-t, amely hiába modellez newtoni szabályokkal jól leírható autókat, a pontos működéséhez elengedhetetlenül fontosak a relativisztikus korrekciók.

Ahhoz tehát, hogy kiderüljön, valóban egy új fizikai területet találtak az LHCb kutatói, további mérésekre és eredményekre van szükség. A tanulmány egyik szerzője szerint

ez az egész egy nagy kirakós,

melyben bármilyen apró részlet segíthet abban, hogy többet tudjunk meg az univerzumról, főleg arról, hogy is alakult olyanná, ahogy most látjuk. Egy halom megválaszolatlan kérdés van még, például a sötét anyag és sötét energia talánya, az anyag-antianyag kérdéskör vagy épp az univerzum születése utáni első időszak. Ha sikerül részleteket megtudni a Standard Modellen túli folyamatokról, az segíthet a teljes kép megértésében.