Wielki Zderzacz Hadronów znowu rusza

Szykuje się przełom w fizyce? Model standardowy jest zagrożony

Model standardowy opisuje działania podstawowe i obejmuje składniki materii, zwane cząstkami elementarnymi bądź podstawowymi. Pytanie brzmi: czy wszystkie założenia tego modelu są prawidłowe?

Najbardziej oczywista odpowiedź to oczywiście nie wiadomo, lecz ostatnie postępy w badaniach obejmujących cząstki elementarne mogą sugerować, że przełom jest bliżej, niż mogłoby się wydawać. Głos w tej sprawie zabrał Roger Jones, który pracuje przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w słynnym ośrodku CERN.

Czytaj też: Wielki Zderzacz Hadronów wraca po trzech latach i już bije pierwszy rekord

Jak wyjaśnia, cząstki podlegają mechanice kwantowej, która pokazuje, że cząstki zbyt masywne, aby dało się je bezpośrednio zderzać w laboratorium, mogą wpływać na to, co robią inne. Zjawisko to określa się mianem fluktuacji kwantowych. W toku niedawnych badań, prowadzonych w ramach eksperymentu LHCb, naukowcy wykazali, że cząstka znana jako kwark b rozpada się na elektron znacznie częściej niż na mion. Zgodnie z modelem standardowym, taka sytuacja nie powinna mieć miejsca, dlatego w całym procesie muszą brać udział nieznane jeszcze cząstki bądź siły.

Nie mniej zaskakujące okazały się wyniki pomiarów masy cząstki zwanej bozonem W. To właśnie ona przenosi słabe siły jądrowe związane z rozpadem radioaktywnym. Po latach badań okazało się, iż bozon W jest znacznie cięższy, niż przewiduje teoria. W tym przypadku sprawcami całego zamieszania mogą być nieodkryte jeszcze cząstki. A im więcej takich „luk”, tym bardziej rośnie świadomość dotycząca konieczności opracowania nowych teorii, które mogłyby wyjaśniać to, co dzieje się w świecie fizyki.

Model standardowy dotyczy cząstek podstawowych, zwanych również elementarnymi

Niedawno skończyła się trzyletnia przerwa w użytkowaniu Wielkiego Zderzacza Hadronów. LHC zdecydowanie zaliczył powrót z przytupem, ponieważ niemal od razu ustanowił rekord dzięki wytworzeniu najbardziej energetycznej wiązki protonów w historii. Pokazuje to, jak wielki potencjał drzemie w tym akceleratorze, dzięki któremu nadal istnieje szansa na identyfikację nieznanych jeszcze nauce cząstek.

Czytaj też: Komputery kwantowe pomagają symulować zderzenia cząstek elementarnych. Czas na nową fizykę

Jak dodaje Jones, fenomeny związane z bozonem W czy dziwactwami kwarka b mogą być – i zapewne będą – interpretowane na różne sposoby. Jedni naukowcy będą szukali odwołań do supersymetrii która mogłaby występować za sprawą obecności dodatkowych bozonów Higgsa. Inni skupią się natomiast na istnieniu dodatkowych sił natury, innych niż grawitacja, elektromagnetyzm oraz oddziaływania słabe i silne. Faktem jest jednak, że bez eksperymentów tego typu hipotezy będą oparte jedynie na przypuszczeniach. Jeśli chcemy teorii, to Wielki Zderzacz Hadronów będzie idealnym środkiem do zrewolucjonizowania fizyki.