Para saintis yang bekerja dalam kolaborasi CMS melaporkan kemungkinan penemuan zarah yang tidak diketahui merosot menjadi muon dengan jumlah jisim 28 GeV. Pada masa ini, tidak ada model teori yang meramalkan adanya zarah ini, tetapi para saintis berharap bahawa anomali ini bukan hasil dari kesalahan statistik. Pra cetak pemerhatian boleh didapati di repositori arXiv.org. Kami akan memberitahu anda secara terperinci mengenai kajian ini, yang boleh menjadi penemuan terobosan dan pembengkakan lain.
Gegelung Hellish
Compact Muon Solenoid, atau CMS (Compact Muon Solenoid), adalah pengesan zarah unsur besar yang terletak di Large Hadron Collider (LHC). Peranti gergasi ini dengan diameter 15 meter dan berat 15 ribu tan dirancang untuk mencari Fizik Baru - fizik di luar Model Piawai. Sekiranya Model Piawai menerangkan sifat semua zarah unsur yang diketahui (dan ada yang belum disahkan), maka hipotesis dalam kerangka Fizik Baru cuba menjelaskan pelbagai fenomena yang masih menjadi misteri kepada para saintis.
Menurut salah satu hipotesis - supersimetri - setiap zarah asas yang diketahui sesuai dengan pasangan super dengan jisim yang lebih berat. Sebagai contoh, pasangan elektron, yang merupakan fermion, adalah boson selectron, dan pasangan gluon (yang merupakan boson) adalah fluion gluino. Walau bagaimanapun, kekurangan hasil untuk mengesahkan supersimetri menyebabkan fakta bahawa model ini ditinggalkan oleh semakin banyak saintis.
Perlanggaran proton-proton berlaku di dalam alat pengesan. Setiap proton terdiri daripada tiga quark yang dipegang bersama oleh medan gluon. Pada kelajuan tinggi, sebanding dengan kelajuan cahaya, medan gluon berubah menjadi "sup" zarah - gluon. Dalam perlanggaran proton secara langsung, hanya beberapa quark atau gluon yang saling berinteraksi, selebihnya zarah terbang tanpa halangan. Reaksi berlaku yang menghasilkan banyak zarah jangka pendek, dan pelbagai pengesan CMS merakam produk peluruhannya, termasuk muon. Muon menyerupai elektron, tetapi 200 kali lebih besar.
Dengan bantuan pengesan yang berada di luar solenoid, saintis dapat mengesan lintasan muon dengan ketepatan yang tinggi dan menentukan apa sebenarnya yang menyebabkan kemunculan zarah tertentu. Sebilangan besar perlanggaran proton-proton diperlukan untuk meningkatkan peluang menghasilkan zarah langka yang hancur menjadi muon. Ini menghasilkan sejumlah data astronomi (kira-kira 40 terabyte sesaat), dan untuk mencari sesuatu yang tidak biasa di dalamnya, sistem pencetus khas digunakan yang menentukan maklumat apa yang akan direkodkan.
Video promosi:
Hantu di dalam
CMS, bersama dengan pengesan ATLAS, juga terletak di LHC, digunakan untuk mencari boson Higgs yang diramalkan oleh Model Piawai. Zarah ini bertanggungjawab untuk jisim W- dan Z-boson (pembawa interaksi lemah) dan kekurangan jisim pada foton dan gluon. Pada tahun 2012, boson Higgs dengan jisim 125 GeV ditemui. Walau bagaimanapun, saintis percaya mungkin ada boson Higgs berjisim rendah yang lain di luar Model Piawai. Mereka diramalkan oleh model Higgs dua-ganda dan NMSSM (Model Standard supersimetri sebelah-minimum). Walaupun terdapat semua ujian eksperimen, para saintis masih belum dapat membuktikan atau membantah hipotesis ini.
Para saintis di CMS mencari zarah eksotik cahaya yang lain. Ini termasuk, misalnya, foton gelap - pembawa interaksi asas yang sama sekali baru, yang mengingatkan pada elektromagnetik, dan yang serupa dengan foton untuk bahan gelap. Zarah hipotetis lain adalah analog gelap Z-boson.
Ahli fizik telah melakukan eksperimen untuk mencari bukti keberadaan boson cahaya, yang dipancarkan oleh sepasang quark cantik (b-quark) dan merosot menjadi muon dan anti-muon. Semasa percubaan perlanggaran proton-proton pada tenaga di pusat sistem jisim (sistem di mana zarah mempunyai momentum yang sama dan berlawanan arah) sama dengan 8 TeV, sejumlah peristiwa direkodkan yang mungkin dikaitkan dengan boson hipotesis.
Jenis peristiwa pertama merangkumi kemunculan jet b-quark di bahagian tengah pengesan dan bahagian depannya, dan yang kedua - penampilan dua jet di tengah dan bukan satu jet di bahagian depan. Dalam kedua kes tersebut, kelebihan pasangan muon yang muncul diperhatikan, dan jisim pasangan, seperti yang ditunjukkan oleh analisis berikutnya, mencapai 28 GeV. Perbezaan bilangan pasangan muon dari nilai latar untuk peristiwa jenis pertama adalah 4.2 sisihan piawai (sigma), dan untuk peristiwa jenis kedua adalah 2.9 sigma.
Kematian fizik
Dalam fizik partikel, perbezaan lima sigma menunjukkan adanya anomali tertentu yang tidak mungkin timbul secara kebetulan. Namun, jika perbezaannya terletak pada julat 3-5 sigma, maka ahli fizik mengatakan bahawa ini hanya menunjukkan adanya zarah baru. Dalam kes terakhir, perlu mendapatkan lebih banyak data untuk mengesahkan (atau membantah) hasilnya, untuk mengecualikan kesalahan dalam pemprosesan dan penafsiran data. Sekiranya semuanya disahkan, maka kita dapat mengatakan bahawa muon timbul disebabkan oleh kerosakan zarah Fizik Baru.
Ini bukan kali pertama fenomena diperhatikan di LHC yang tidak sesuai dengan Model Piawai. Pada tahun 2016, ahli fizik mengumumkan penemuan tanda-tanda adanya resonans yang sepadan dengan zarah jangka pendek yang besar. Ia didaftarkan pada tahun 2015 sebagai lebihan pasang foton dengan jumlah jisim 750 GeV, di mana zarah ini seharusnya reput. Dengan kata lain, zarah ini seharusnya enam kali lebih besar daripada boson Higgs. Walau bagaimanapun, analisis data yang dikumpulkan di collider kemudian tidak mengesahkan hasil ini.
Sehingga kini, ahli fizik belum menemui jejak yang boleh dipercayai mengenai kewujudan Fizik Baru. Walau bagaimanapun, tidak ada keraguan bahawa ia harus ada, kerana Model Piawai tidak dapat menjelaskan fenomena seperti masalah hierarki massa fermion (boson Goldstone hipotesis diperkenalkan untuk menyelesaikannya), adanya massa dalam neutrino, asimetri jirim dan antimateri, asal tenaga gelap, dan lain-lain. Kehadiran bahan gelap di Alam Semesta mengandaikan seluruh kelas zarah hipotetis dengan sifat eksotik yang membentuknya. Secara paradoks, semua yang dapat dilakukan oleh para saintis setakat ini adalah dengan mengesahkan Model Standard yang telah habis.
Beberapa saintis mencadangkan bahawa jika mungkin untuk membuktikan Fizik Baru, maka ini harus dilakukan dalam waktu terdekat, dalam beberapa tahun ke depan. Jika tidak, sangat mungkin untuk takut bahawa manusia tidak lagi dapat membuat penemuan penting. Adalah menggembirakan bahawa semakin banyak anomali ditemui pada pemecut akhir-akhir ini, yang mengisyaratkan bahawa para saintis berada di ambang sesuatu yang sama sekali baru.
Alexander Enikeev
