Újraírhatja a fizikakönyveket egy szenzációs felfedezés
![atom](https://cdn.origo.hu/2023/12/IA-DD9M7bTLqL2f_kom3bP79TcfG21LkJz_vfM0CHj8/fill/1347/758/no/1/aHR0cHM6Ly9jbXNjZG4uYXBwLmNvbnRlbnQucHJpdmF0ZS9jb250ZW50LzlkZjkwNjQwZmQwYzQ5MWNhNjNlZWYwMTEyNGM3N2E3.webp)
Majdnem kétéves leállást követően a Nagy Hadronütköztető (röviden csak LHC) tavaly júniusban lépett ismét működésbe. A kísérletek során töltött részecskéket, egészen pontosan protonokat (pozitív töltésű hidrogén atommagok, amelyek minden atommag építő elemei) gyorsítanak elképesztő energiára, majd ütköztetnek egymással, és a hatalmas energiájú ütközésben keletkező újabb részecskék nyomait kutatják.
Ez azonban nem egyszerű feladat, mivel sokszor rendkívül rövid életű és ezáltal tulajdonképpen detektálhatatlan részecskéket kellene kimutatni.
A detektorok legtöbbször az eredeti részecske elbomlásából származó további részecskéket észlelik.
A magfizikusok ezekből igyekeznek visszakövetkeztetni az eredetileg keletkezett részecske tulajdonságaira, például az energiájára.
A tavalyi kísérletek során új rekordok születtek az ütközési energiákban, mivel elérték a 13 TeV-ot (egy elektronvolt energia megfeleltethető 1,602×10-19 Joule-nak, vagyis a 13 TeV megfelel ~2,08×10-6 J energiának, amely részecskefizikai léptékben hatalmasnak számít).
Ez az ütközési energia közel kétszerese az LHC első bekapcsolása utáni ütközési energiáknak, és szintén közel kétszer haladja meg azt az energiát, amelyen felfedezték a Higgs-bozon létezését.
A tudósok számára tovább bővült a kutatási lehetőségek tárháza a még nagyobb energiájú részecskék világa felé,
ekkora ütközési energiával ugyanis eddig ismeretlen új részecskék válnak felfedezhetővé.
Az első eredmények szinte azonnal jelentős meglepetésekkel szolgáltak.
Két független detektor és kutatócsoport (CMS és ATLAS) is hasonló, nagy energiájú részecske létezésére utaló nyomokat talált a mérési eredmények között. (Ugyanez a két kutatócsoport vett részt a világhírűvé lett Higgs-bozon felfedezésében.)
Mindkét tudóscsapat tavaly decemberben jelentette a szokatlan mérési eredményeket,
azt követően, hogy elegendő adat birtokába jutottak, hogy kiküszöböljék a statisztikai bizonytalanságokat.
Mindkét detektor váratlan többletet tapasztalt adott energiájú fotonpárokból (a foton a fény részecskéje, ami nagy energiájú formátumban más részecskék elbomlásából származhat). A fotonpárok együttes energiája elérte a 750 GeV értéket. Ami különösen izgalmas, hogy a 13 TeV energiájú proton-proton ütközésben keletkezett fotonok
rövid életű, majd elbomlott, eddig ismeretlen részecske maradványai lehetnek.
Ez az elképesztő tömegű (energiájú) részecske közel hatszor kell, hogy nehezebb legyen a 2012-ben felfedezett Higgs-bozonnál, amely a részecskék tömegének közvetítéséért felelős. Vagyis úgy tűnik, hogy sikerült találni egy, még a Higgs-bozonnál is extrémebb részecskét, amelyet azonban a részecskefizika Standard Modellje (egyelőre) nem jósolt meg, és a tudósok sem számítottak rá!
A felfedezés jelentősége valóban hatalmas, azonban hivatalosan még nem erősítették meg a sokat ígérő felfedezést, ehhez ugyanis további mérési eredmények szükségesek. Eddig mindössze néhányszor tíz eseményt rögzítettek többletként ahhoz képest, amennyit az elméleti várakozások megjósoltak.
Vagyis ha valóban nem csupán statisztikai ingadozásról van szó, akkor ez egy nagyon extrém körülmények között (hatalmas ütközési energiákon) végbemenő igen ritka reakció, amelynek részecskenyoma kell hogy legyen.
A jelenség tanulmányozásához pedig még rengeteg ütközési kísérletet kell végrehajtani,
hogy elegendő számú mérési eredmény álljon rendelkezésre az egyértelmű meghatározáshoz.
Egészen pontosan az ATLAS közel 40, míg a CMS detektor csupán 10 eseményt rögzített a közel 400 trillió proton-proton ütközése során! Ez a detektálási érték annak a határán mozog, ami „véletlenül” is megtörténhet, vagy éppen fizikai tartalom áll mögötte, ezért további intenzív kísérletek szükségesek az első sejtések megerősítésére.
A tudósok hosszú ideig dolgoztak a részecskefizika Standard Modelljének tökéletesítésén
és kísérleti kidolgozásán, hogy igazolni tudják feltevéseit.
Ebben a képben az egyik fontos hiányzó láncszem éppen a Higgs-bozon volt, amelyet nemrégen fedeztek fel. Azonban egy olyan elemi részecske, amely közel hatszor nehezebb nála, és az elméletből nem következne a létezése, igen komoly kérdéseket vethet fel, és egy egészen új fejezetet nyithat a részecskefizikában. Az LHC 2016-os kutatásának egyik legfontosabb feladata éppen ennek a fontos kérdésnek a tisztázása lesz.
A megoldásához a tudósok közel tízszer több mérési eredményt remélnek, így majd véglegesen el lehet dönteni, hogy egy újabb részecskét sikerült-e felfedezni, vagy sem? Ha a végső válasz is az igen lesz, akkor további fajsúlyos kérdések merülnek majd fel, hogy miként lehet ezt a részecskét beilleszteni a létező elméletekbe?
(A szerző asztrofizikus, az MTA kutatója)