Θεωρίες φυσικής

Τρίτη και 13: Η στιγμή της αλήθειας πλησιάζει για το κυνήγι του μποζόνιου Higgs

Τους τελευταίους μήνες, οι τίτλοι ειδήσεων κυριαρχούνται από μία ιστορία της σωματιδιακής φυσικής – αυτής που δείχνει ότι τα νετρίνα ταξιδεύουν πιο γρήγορα και από το φως.

Share

Τους τελευταίους μήνες, οι τίτλοι ειδήσεων κυριαρχούνται από μία ιστορία της σωματιδιακής φυσικής – αυτής που δείχνει ότι τα νετρίνα ταξιδεύουν πιο γρήγορα και από το φως.

Τόσο είναι το ενδιαφέρον για αυτά τα υπερφωτεινά υπο-ατομικά σωματίδια που οι εξελίξεις στην έρευνα για το άπιαστο μποζόνιο Higgs, έχουν σταματήσει να δημοσιεύονται.

Πριν λίγες μέρες οι φυσικοί ανακοίνωσαν τα αποτελέσματα μιας συνδυασμένης έρευνας για το μποζόνιο, από τα πειράματα ATLAS και CMS στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).

Η ανάλυσή τους, που παρουσιάστηκε σε μια συνεδρίαση στο Παρίσι, δείχνει ότι οι φυσικοί έχουν καλύψει πλέον ένα μεγάλο κομμάτι της περιοχής αναζήτησης της μάζας με αρκετή λεπτομέρεια, αποκλείοντας ένα ευρύ τμήμα του εύρους της μάζας όπου θα μπορούσε να καραδοκεί το Higgs.

Μικρό παράθυρο

Στατιστικά στοιχεία της «ανακάλυψης»

  • Οι φυσικοί των στοιχειωδών σωματιδίων έχουν αποδεχθεί ότι για να γίνει μια «ανακάλυψη» πρέπει να υπάρχει επίπεδο βεβαιότητας πέντε σίγμα

  • Ο αριθμός της τυπικής απόκλισης ή σίγμα είναι ένα μέτρο του πόσο τυχαίο είναι ένα πειραματικό αποτέλεσμα και όχι πραγματικό φαινόμενο

  • Με τον ίδιο τρόπο που πετώντας ένα νόμισμα παίρνουμε συνέχεια γράμματα που μπορεί να οφείλεται μόνο στην τύχη και όχι ένα σημάδι ενός "πειραγμένου" νομίσματος

  • Το επίπεδο «τριών σίγμα» αντιπροσωπεύει περίπου την ίδια πιθανότητα αν βρούμε πάνω από οκτώ γράμματα στη σειρά

  • Τα πέντε σίγμα, από την άλλη πλευρά, θα αντιστοιχούσαν σε πάνω από 20 γράμματα στη σειρά

  • Μόνο με την ανεξάρτητη επιβεβαίωση από άλλα πειράματα, τα ευρήματα πέντε σίγμα γίνονται δεκτά

 

Οι ερευνητές έχουν αποκλείσει πλέον το ενδεχόμενο ότι η μάζα του Higgs (σε συμβατική μορφή) θα βρεθεί μεταξύ 141 και 476 GeV.

Η δε ανακάλυψη του με μάζα από 476 GeV και πάνω θεωρείται εξαιρετικά απίθανη.

Αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί εστιάζουν τώρα το κυνήγι τους για πιο μικρή μάζα, ένα μικρό παράθυρο μεταξύ 114 και 141 GeV.

Μέσα σε αυτό το παράθυρο – εύρος, υπάρχει μια ενδιαφέρουσα τιμή, κάπου στα 120 GeV ή κάπου δύο άτομα χαλκού για τη μάζα του Higgs.

Όμως, αυτή η τιμή είναι σχετικά αδύναμη – γιατί έχει ένα επίπεδο βεβαιότητας περίπου δύο σίγμα ή ένα επίπεδο μη ασφαλές.

Αυτό ισοδυναμεί περίπου με 1 προς 22 η παρατήρηση του Higgs να οφείλεται στην τύχη. Για μια επίσημη ανακάλυψη απαιτείται ένα επίπεδο βεβαιότητας πέντε σίγμα.

Αλλά υπάρχει μία ακόμα πιο ενδιαφέρουσα δυνατότητα: να μην υπάρχει καθόλου το μποζόνιο, τουλάχιστον στην απλούστερη μορφή του.

Αυτή είναι η εκδοχή του Higgs που είναι σύμφωνη με το Καθιερωμένο Μοντέλο, το πλαίσιο που καταρτίστηκε για να εξηγήσει πώς αλληλεπιδρούν τα γνωστά σωματίδια – από τα κουάρκ έως τα μποζόνια W και Ζ μέχρι τα νετρίνα.

Όπως ξέρουμε το πεδίο Higgs είναι υπεύθυνο για ένα απειροελάχιστο ποσοστό της υλο-ενέργειας. Το 98% της μάζας  των κουάρκς είναι στην πραγματικότητα ενέργεια, που είναι αποθηκευμένη στα σωματίδια αυτά.

Και σε αυτό το «ζωολογικό κήπο» των σωματιδίων, το μποζόνιο παραμένει κρυμμένο στο ψηλό χορτάρι του περιβόλου του, αόρατα στα αδιάκριτα βλέμματα των επισκεπτών.

Αρχή του τέλους

Η αναζήτηση στον LHC έχει ήδη προχωρήσει από τα στοιχεία που παρουσιάστηκαν αρχές του μήνα.

Ομάδες επιστημόνων βαθειά κάτω στα έγκατα των συνόρων Γαλλίας-Ελβετίας έχουν αναλύσει τα δεδομένα που έχουν συλλεχθεί από τα πειράματα του LHC μέχρι τον Οκτώβριο του τρέχοντος έτους.

Οι επιστήμονες στους ανιχνευτές ATLAS και CMS θα παρουσιάσουν τις ανεξάρτητες αναλύσεις των δεδομένων σε ένα σεμινάριο στη Γενεύη την Τρίτη στις 13 Δεκεμβρίου. Οι ομάδες όμως δεν είχαν το χρόνο να συνδυάσουν τα αποτελέσματά τους, όπως έκαναν για το σεμινάριο στο Παρίσι.

Μάλιστα μπορεί να δουν εντελώς διαφορετικά πράγματα.

Ή, αν είμαστε τυχεροί, θα μπορούσαν οι δύο αναλύσεις να δείξουν μια διακύμανση γύρω από την ίδια μάζα – όπως έγινε όταν οι ερευνητές παρουσίασαν τα συμπεράσματά στη συνεδρίαση Europhysics στην Γκρενόμπλ τον Ιούλιο του 2011.

"Αν κοιτάξετε τα δεδομένα, είναι περίπου πενταπλάσια από αυτά που παρουσιάστηκαν κατά τις διασκέψεις του καλοκαιριού”, δήλωσε ο James Gillies, διευθυντής επικοινωνιών στο CERN.

"Είναι νομίζω εξαιρετικά απίθανο να αποκλειστεί οριστικά το Higgs. Το πιο πιθανό είναι ότι θα υπάρξουν σημάδια πως κάτι υπάρχει. Όμως δεν είναι δυνατόν να δοθεί μια οριστική ανακοίνωση της ανακάλυψης του, δεδομένου του χρόνου που είχαν οι φυσικοί."

Είτε έτσι είτε αλλιώς, οι επιστήμονες περιμένουν με κομμένη την ανάσα για το σεμινάριο του Δεκεμβρίου, που – τουλάχιστον – θα σημάνει την αρχή του τέλους για τον αγώνα περί Higgs.

Η οριστική δήλωση σχετικά με το μποζόνιο είναι πιθανό να έρθει το επόμενο έτος.

Μια δήλωση περί μη εμφάνισης του, θα ανοίξει μια νέα εποχή στη φυσική σωματιδίων – θα ξεκινήσει η εύρεση μιας εναλλακτικής θεωρίας για να μπαλώσουν την τρύπα του Καθιερωμένου Μοντέλου που θα αφήσει η απουσία του Higgs.

Πράγματι, υπάρχουν ήδη οι εναλλακτικές λύσεις για το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Όπως λέει και ο Rolf-Dieter Heuer, γενικός διευθυντής του CERN, και το σενάριο της μη ύπαρξη του θα αποτελέσει "μια τεράστια ανακάλυψη".

Και ένας φυσικός σωματιδίων μιλώντας στο συνέδριο του Europhysics φέτος το συνόψισε ως εξής: "Θεός φυλάξοι αν όλα όσα βρίσκουμε στον LHC θα είναι το Καθιερωμένο Μοντέλο με το Higgs κι όχι καμία νέα φυσική."

Πηγή: BBC

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share