Toto léto v Chicagu, od 3. do 10. srpna, se teoretici a experimentální fyzici z celého světa zúčastní Mezinárodní konference fyziky vysokých energií (ICHEP). Jeden z vrcholů této konference pochází z laboratoří CERN, kde částečtí fyzici předvádějí bohatství nových dat, která letos vytvořil Large Hadron Collider (LHC).
Ale uprostřed veškerého vzrušení, které vyplynulo z možnosti nahlédnout do více než 100 nejnovějších výsledků, musely být sdíleny i některé špatné zprávy. Díky všem novým údajům poskytnutým LHC nyní šance na objevení nové elementární částice - možnosti, která se začala objevovat pravděpodobně před osmi měsíci - nyní zmizela. Škoda, protože existence této nové částice by byla průkopnická!
Indikace této částice se poprvé objevila v prosinci 2015, kdy týmy fyziků používajících dva z detektorů částic CERN (ATLAS a CMS) poznamenaly, že srážky prováděné LHC vytvářely více párů fotonů, než se očekávalo, a s kombinovanou energií 750 gigaelektronvoltů. I když nejpravděpodobnějším vysvětlením byla statistická fluke, existovala ještě jiná vzrušující možnost - že viděli důkazy o nové částici.
Pokud by tato částice byla ve skutečnosti skutečná, pravděpodobně by to byla těžší verze Higgsova bosonu. Tato částice, která dává ostatním elementárním částicím jejich hmotnost, byla objevena v roce 2012 vědci v CERNu. Ale zatímco objev Higgsova bosonu potvrdil Standardní model částicové fyziky (který byl vědeckou konvencí posledních 50 let), možná existence této částice byla s ní v rozporu.
Další, možná ještě více vzrušující, teorií bylo, že částice byla dlouho vyhledávaným gravitronem, teoretickou částicí, která působí jako „nosič síly“ pro gravitaci. Pokud ano, bylo tento částice, pak by vědci konečně našli způsob, jak vysvětlit, jak se všeobecná relativita a kvantová mechanika spojují - něco, co jim po desetiletí uniklo a bránilo rozvoji teorie Teorie všeho (ToE).
Z tohoto důvodu došlo ve vědecké komunitě ke značnému vzrušení, k tomuto tématu bylo vyrobeno více než 500 vědeckých prací. Díky velkému množství údajů poskytnutých v posledních několika měsících však byli výzkumníci CERN nuceni v pátek na ICEP 2016 oznámit, že neexistují žádné nové důkazy o tom, že by částice měla být.
Výsledky představili zástupci týmů, kteří si poprvé v prosinci všimli neobvyklých údajů. Reprezentoval detektor ATLAS CERN, který poprvé zaznamenal fotonové páry, byl Bruno Lenzi. Mezitím Chiara Rovelli zastupující konkurenční tým využívající kompaktní muon solenoid (CMS), který potvrdil výsledky.
Jak ukázali, údaje, které naznačovaly bouři ve fotonových párech loni v prosinci, od té doby zmizely v rovné linii, čímž se odstranily jakékoli pochybnosti o tom, zda to byla náhoda. Nicméně, jako Tiziano Campores - mluvčí C.M.S. - byl citován New York Times jako v předvečer oznámení, týmy si vždycky byly jasné, že to není pravděpodobná možnost:
"Nic nevidíme." Ve skutečnosti v tomto okamžiku existuje dokonce jen malý deficit. Je to zklamáním, protože o tom bylo vytvořeno tolik humbuků. [Ale] o tom jsme vždy byli v pohodě. “
Tyto výsledky byly také uvedeny v příspěvku předloženém CERNu C.M.S. tým ve stejný den. A CERN Laboratories opakovala toto prohlášení v nedávné tiskové zprávě, která se zabývala nejnovějším datovým přenosem představeným na ICEP 2016:
„Zejména zajímavý náznak možné rezonance při 750 GeV rozpadající se na fotonové páry, který způsobil značný zájem z údajů za rok 2015, se neobjevil v mnohem větším souboru dat za rok 2016, a zdá se tedy, že jde o statistickou fluktuaci.“
To všechno byly zklamáním, protože objev nové částice mohl vrhnout nějaké světlo na mnoho otázek vyplývajících z objevu Higgsova bosonu. Od té doby, co bylo poprvé pozorováno v roce 2012, a později bylo potvrzeno, vědci se snaží pochopit, jak je možné, že právě ta věc, která dává ostatním částicím jejich hmotnost, může být tak „lehká“.
Přestože byla nejtěžší elementární částice - s hmotností 125 miliard elektronových voltů -, kvantová teorie předpověděla, že Higgsův boson musí být biliony časů těžší. Abychom to vysvětlili, teoretičtí fyzici přemýšleli, zda ve skutečnosti existují nějaké další síly, které udržují hmotnost Higgsova bosonu v šachu - tj. Nějaké nové částice. I když dosud nebyly objeveny žádné nové exotické částice, výsledky jsou zatím povzbudivé.
Ukázali například, že experimenty LHC již za posledních osm měsíců zaznamenaly asi pětkrát více údajů než za celý minulý rok. Nabízeli vědcům také pohled na to, jak se subatomické částice chovají při energiích 13 bilionů elektronvoltů (13 TeV), což je nová úroveň, která byla dosažena v loňském roce. Tato energetická úroveň byla umožněna díky upgradům provedeným na LHC během jeho dvouletého hiatusu; před tím to fungovalo jen na poloviční výkon.
Další věc, kterou stojí za to se chlubit, byla skutečnost, že LHC letos v červnu překonal všechny předchozí výkonnostní záznamy a dosáhl maximální svítivosti 1 miliardy srážek za sekundu. Být schopen provádět experimenty na této energetické úrovni a zahrnovat mnoho kolizí, poskytlo vědcům LHC dostatek datových souborů, aby byli schopni provádět přesnější měření procesů standardního modelu.
Zejména budou moci hledat interakce anomálních částic s vysokou hmotností, což představuje nepřímý test pro fyziku nad standardní model - konkrétně nové částice předpovídané teorií supersymetrie a další. A přestože ještě musí objevit nějaké nové exotické částice, výsledky jsou zatím povzbudivé, hlavně proto, že ukazují, že LHC přináší více výsledků než kdy dříve.
A zatímco objevování něčeho, co by mohlo vysvětlit otázky, které vyplynuly z objevu Higgsových bosonů, by bylo velkým průlomem, mnozí souhlasí s tím, že bylo příliš brzy na to, abychom naše naděje dostali. Jak Fabiola Gianotti, generální ředitelka CERN, řekla:
"Právě jsme na začátku cesty." Vynikající výkon urychlovače LHC, experimenty a výpočetní techniky jsou velmi dobré pro podrobné a komplexní prozkoumání několika energetických stupnic TeV a významný pokrok v našem chápání základní fyziky. “
Prozatím se zdá, že všichni budeme muset být trpěliví a čekat na další vědecké výsledky. A my všichni můžeme vzít útěchu ve skutečnosti, že alespoň prozatím se zdá, že standardní model je stále ten správný. Je zřejmé, že neexistují žádné zkratky, pokud jde o to, jak vesmír funguje a jak všechny jeho základní síly zapadají do sebe.
