Új fizikát ír egy szubatomi részecske

Egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy egy apró szubatomi részecske nem engedelmeskedik a fizika ismert törvényeinek – jelentették be amerikai tudósok. Ez a megállapítás most ismét rengeteg kérdőjelet vetett fel az univerzum megértésében – írja a New York Times.

A fizikusok szerint kísérleteik eredményei arra utalnak, hogy vannak olyan anyag- és energiaformák, amelyek létfontosságúak a kozmosz természete és evolúciója szempontjából, amelyeket a tudomány eddig még nem ismer.

Ez a mi Mars-rover leszállási pillanatunk.

– állítja Chris Polly fizikus, aki a Fermi National Accelerator Laboratorynál, vagy más néven a Fermilabnál dolgozik. A Fermilag a nagy energiájú részecskefizikára specializálódott amerikai nemzeti laboratórium, amelyet a Chicagói Egyetem energiaosztálya működtet. Polly karrierje nagy részében mindig is ezen a kutatáson dolgozott.

A müon most reflektorfényben

A szóban forgó részecske a müon, amely hasonló az elektronhoz, de sokkal nehezebb, és a kozmosz szerves eleme. A müon az elektron nagyjából 200-szor nehezebb „testvére” a második részecskecsaládból. Egy elemi részecske, azon belül a leptonok közé soroljuk.

Dr. Polly és munkatársai – egy hét ország 200 fizikusából álló nemzetközi csapat – megállapították, hogy a müonok nem úgy viselkedtek, ahogy azt eddig jósolták, amikor intenzív mágneses téren keresztül lőtték át a Fermilab kísérletei során. Ez a rendhagyó viselkedés pedig a kutatók szerint határozott kihívást jelent a részecskefizika standard modelljének, amely egy olyan elektromágneses kvantumtérelmélet, amely a gyenge és erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket is leírja. A standard modell egyben felsorolja az univerzum alapvető részecskéit (a legutolsó számítások szerint 17-et), illetve azt, hogy ezek hogyan hatnak egymásra.

Ez erős bizonyíték arra nézve, hogy a müon érzékeny valamire, ami a legjobb elméletünkben eddig nem szerepelt.

– állítja Renee Fatemi, a Kentucky Egyetem fizikusa.

A Muon g-2 nevű kísérlet első eredményei megegyeztek a Brookhaveni Nemzeti Laboratórium 2001-es hasonló kutatásainak eredményeivel – utóbbiak 

Szerdán egy virtuális szemináriumon és sajtótájékoztatón számolt be dr. Polly a kutatási eredményeikről.

A mai rendkívüli nap, amelyet nemcsak mi, hanem az egész nemzetközi fizikai közösség is nagyon várt.

– mondta Graziano Venanzoni, az együttműködés szóvivője és az Olasz Nemzeti Nukleáris Fizikai Intézet fizikusa a Fermilab által kiadott közleményben. Az eredményeket számos, szakértők által áttekintett folyóiratnak benyújtott dokumentumban is közzéteszik.

Még nem lehet hivatalos felfedezésként tekinteni rá

A méréseknek körülbelül egy a negyvenezerhez esélye van arra nézve, hogy „vakszerencse” legyen – jelentették be a tudósok, amely jóval elmarad attól az „aranystandardtól”, amely szükséges ahhoz, hogy a fizikai szabványok szerint hivatalos felfedezésnek tartsák.

Az ilyen ígéretes kutatások eredményei emiatt 

a tudományban, de további kísérletek és tanulmányok is készülnek ebben a témában is. A szerdai eredmények csak az összes kinyert adat hat százalékát teszik ki, amelyet a müonkísérletek terén várhatóan el fognak érni az elkövetkező években.

A standard modellre eddig szinte „szentírásként” tekintettek

Évtizedek óta a fizikusok a standard modellre támaszkodtak, amely egyben kötötte is őket. A standard modell sikeresen magyarázza a nagy energiájú részecskekísérletek eredményeit olyan helyeken, mint a CERN „Nagy Hadronütköztetője” (Large Hadron Collider), amely a CERN 2008-ban átadott részecskegyorsítója és ütköztetőgyűrűje. Ez a modell ugyanakkor megválaszolatlanul hagy sok nagy kérdést az univerzummal kapcsolatban.

A legtöbb fizikus úgy véli, hogy az új fizikai törvények még felfedezésre várnak, csak még mélyebben és tovább kellene ásnunk magunkat a kutatásokban, hogy megértsük ezeket. A Fermilab-kísérlet további információi jelentős lendületet adhatnak a drága részecskegyorsítók következő generációjának építésére vágyó tudósok számára.

Idővel magyarázatokat is találhatunk azokra a kozmikus titkokra, amelyek régóta foglalkoztatják magányos fajunkat a Földön. Például mi is valójában a a „sötét anyag”, amely csillagászati műszerekkel közvetlenül nem figyelhető meg, mert semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsát ki és nem nyel el, és jelenlétére csak a látható anyagra és a háttérsugárzásra kifejtett gravitációs hatásból következtethetünk? Továbbá, miért van egyáltalán anyag az univerzumban? – teszi fel a költői kérdést a New York Times.

A Twitteren a fizikusok lelkesedés és óvatosság keverékével reagáltak a szerdai bejelentésre.

Természetesen fennáll annak a lehetősége, hogy új fizikáról van szó. De nem fogadnék rá.

– kételkedik Sabine Hossenfelder, a Frankfurti Haladó Tanulmányi Intézet fizikusa.

Nagyon izgatott vagyok. Úgy érzem, hogy ez az apró eltérés megingathatja azokat az alapokat, amelyeket jelenleg tudunk, vagy tudni vélünk.

– tette még hozzá Marcela Carena, a Fermilab elméletifizika-vezetője, aki nem volt része a kísérletnek.

(New York Times)

(Borítókép: A nagy hadronütköztető gyűrű az LHC egyik detektora az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) nemzetközi részecskefizikai kutatóközpontjában a Genf közelében fekvő Meyrinben 2013. november 26-án. Fotó: Adam Warzawa / MTI / EPA)