O anomalie în dezintegrarea mezonilor B, măsurată de experimentul LHCb la CERN, ar putea semnala existența unor particule necunoscute care sfidează Modelul Standard al fizicii.

Un cutremur mocnit zguduie temeliile fizicii particulelor.

În adâncul tunelului circular de 27 de kilometri săpat sub granița dintre Franța și Elveția, fascicule de protoni se ciocnesc la viteze amețitoare, iar ceea ce iese la iveală amenință să răstoarne tot ce credeam că știm despre structura materiei.

Timp de peste cinci decenii, Modelul Standard a fost cea mai precisă hartă a universului subatomic.

Un edificiu construit din mecanica cuantică și relativitatea restrânsă, el clasifică particulele elementare și explică trei dintre cele patru forțe fundamentale: electromagnetismul, forța nucleară slabă și forța nucleară puternică. Dar harta este dramatic incompletă.

Gravitația lipsește cu desăvârșire, iar materia întunecată și energia întunecată – care împreună alcătuiesc aproximativ 95% din cosmos – rămân în afara ecuației. Cercetătorii au încercat să găsească o fisură în acest model timp de mai bine de 50 de ani, supunându-l la cele mai dure teste posibile.

De fiecare dată, el a rezistat. Până acum.

O deviație de patru sigma zguduie fizica

În laboratoarele CERN-ului, experimentul LHCb a urmărit cu atenție un fenomen extrem de rar. O particulă instabilă, numită mezon B, se dezintegrează într-un alt set de patru particule-fiu: un kaon, un pion și doi muoni.

Fizicienii numesc acest proces „degradare pinguin”, după forma ciudată a diagramelor Feynman care îl descriu.

Este un eveniment miraculos de neobișnuit – conform calculelor teoretice, ar trebui să se producă o singură dată la fiecare milion de dezintegrări ale mezonilor B. Când echipa de la CERN a măsurat unghiurile și energiile particulelor rezultate, a descoperit ceva care sfidează previziunile.

Modul în care acestea se manifestă contrazice flagrant calculele Modelului Standard. Deviația înregistrată atinge o semnificație statistică de patru sigma – patru abateri standard.

Cu alte cuvinte, luând în calcul toate erorile experimentale și teoretice, există o șansă de doar 1 la 16.000 ca această anomalie să fie doar o eroare sau o fluctuație întâmplătoare.

Leptoquarkurile ar putea uni lumi separate

Nu este încă o descoperire oficială. În lumea științei, pragul pentru a declara o nouă descoperire este de cinci sigma – o șansă la 1,7 milioane. Dar suspansul crește vertiginos, pentru că un alt experiment independent, numit CMS, a raportat indicii care merg în aceeași direcție.

Dacă anomalia se confirmă, înseamnă că în joc există forțe sau particule complet necunoscute, mult mai grele decât orice poate produce acum acceleratorul.

Teoreticienii au deja un favorit: leptoquarkurile, particule ipotetice care ar putea uni direct cele două mari familii de materie – leptonii (electronii și muonii) și quarkurile. Ar fi o punte între lumi care, în Modelul Standard, rămân separate.

Rămân întrebări despre interferențe secundare care ar putea încă să explice semnalul fără a ieși din cadrul cunoscut. Dar viitorul arată promițător. Din 2018 și până acum, detectorul LHCb a acumulat deja de trei ori mai multe date.

Iar upgrade-urile planificate pentru anii 2030 vor mări setul de date de 15 ori. Atunci, răspunsul definitiv va veni – și, odată cu el, o schimbare fundamentală a felului în care înțelegem universul.

SURSE: LHCb - CERN, curiozitatea.ro