O nouă descoperire a fost făcută la CERN FOTO: Universitatea Paris Saclay
Cel mai recent experiment desfășurat la acceleratorul de particule Large Hadron Collider de la CERN de lângă Geneva, Elveția, a condus la o descoperire neobișnuită. Experții tocmai au observat un fenomen ciudat, care nu ar fi trebuit să existe. O particulă s-a dezintegrat într-un mod în care fizica spune că nu se poate întâmplă.
Comportamentul ciudat al particulelor studiate ar putea rescrie fizica din ultimii 50 de ani. Studiind transformările incredibil de rare ale particulelor numite „dezintegrări de tip pinguin”, cercetătorii de la CERN au descoperit un comportament care nu corespunde pe deplin predicțiilor teoretice, ceea ce ridică posibilitatea ca particule sau forțe necunoscute să influențeze rezultatele, potrivit Science Daily.
Descoperirile recente ale cercetărilor efectuate la LHC de la CERN, Geneva, sugerează că ne-am putea apropia de semne ale unei fizici nedescoperite. Dacă se confirmă, aceste indicii ar răsturna teoria, numită Modelul Standard, care a dominat fizica particulelor timp de 50 de ani. Constatările sugerează că modul în care se comportă anumite particule subatomice în LHC nu este în concordanță cu Modelul Standard.
Particulele fundamentale sunt cele mai elementare elemente constitutive ale materiei – particule subatomice care nu pot fi împărțite în unități mai mici. Cele patru forțe fundamentale – gravitația, electromagnetismul, forța slabă și forța tare – guvernează modul în care aceste particule interacționează.
LHC este un accelerator de particule gigantic, construit într-un tunel circular lung de 27 km, sub granița franco-elvețiană. Scopul său principal este de a găsi fisuri în Modelul Standard. Această teorie reprezintă cea mai bună înțelegere a particulelor și forțelor fundamentale, dar știm că nu poate fi întreaga poveste. Nu explică gravitația sau materia întunecată – tipul de materie invizibil, până acum nemăsurat, care constituie aproximativ 25% din univers.
În LHC, fascicule de particule de protoni care călătoresc în direcții opuse sunt puse în coliziune, în încercarea de a descoperi indicii ale fizicii nedescoperite. Noile rezultate provin de la LHCb, un experiment la acceleratorul de particule Large Hadron Collider, unde sunt analizate aceste coliziuni.
Modelul Standard are fisuri
Rezultatul provine din studierea dezintegrării – un fel de transformare – a particulelor subatomice numite mezoni B. Am investigat modul în care acești mezoni B se dezintegrează în alte particule, descoperind că modul particular în care se întâmplă acest lucru nu este în concordanță cu predicțiile Modelului Standard.
Modelul Standard este construit pe două dintre cele mai transformatoare progrese în fizică ale secolului XX: mecanica cuantică și relativitatea specială a lui Einstein. Fizicienii pot compara măsurătorile efectuate la instalații precum LHC cu predicții bazate pe Modelul Standard pentru a testa riguros teoria.
În ciuda faptului că știm că Modelul Standard este incomplet, în peste 50 de ani de teste din ce în ce mai riguroase, fizicienii particulelor nu au găsit încă o fisură în teorie. Asta, potențial, până acum. Măsurătoarea noastră, acceptată spre publicare în Physical Review Letters, arată o tensiune de patru abateri standard față de așteptările Modelului Standard.
În termeni reali, aceasta înseamnă că, după luarea în considerare a incertitudinilor rezultatelor experimentale și a predicțiilor teoriei, există doar o șansă din 16.000 ca o fluctuație aleatorie a datelor la această extremă să apară dacă Modelul Standard este corect.
Dezintegrare extrem de rară a particulelor
Deși acest lucru nu corespunde standardului de aur al științei – ceea ce se numește cinci sigma sau cinci deviații standard (aproximativ o șansă de unu la 1,7 milioane) – dovezile încep să se adune. La această narațiune convingătoare se adaugă rezultatele unui experiment LHC independent, CMS, care au fost publicate la începutul anului 2025.
Termenul „pinguin” se referă la un tip specific de dezintegrare (transformare) a particulelor cu viață scurtă. În acest caz, studiem modul în care mezonul B se dezintegrează în alte patru particule subatomice – un kaon, un pion și doi muoni.
Cu puțină imaginație, se poate vizualiza aranjamentul particulelor implicate ca arătând ca un pinguin. În mod crucial, măsurătorile acestei dezintegrări ne permit să studiem modul în care un tip de particulă fundamentală, un quark, se poate transforma într-un altul, quark strange.
Această dezintegrare tip pinguin este incredibil de rară în Modelul Standard: pentru fiecare milion de mezoni B, doar unul se va dezintegra în acest mod. Am analizat cu atenție unghiurile și energiile la care aceste particule sunt produse în dezintegrare și am determinat cu precizie cât de des are loc procesul. Am constatat că măsurătorile noastre ale acestor cantități nu sunt în concordanță cu predicțiile Modelului Standard.
