SCI-TECH

Čudno ponašanje čestica: Fizičari na tragu dosad nepoznate sile

Fizičari su decenijama tražili "pukotine" u standardnom modelu fizike čestica, dominantne teorije koja opisuje najosnovnije gradivne blokove svega što nas okružuje. Iako je standardni model dokazano tačan, naučnici odavno znaju da su mu potrebna neka fina podešavanja, a sada deluje da su konačno na tragu pojave koja bi mogla da predstavlja "pukotine" u njegovim temeljima.

Fizičari su decenijama tražili "pukotine" u standardnom modelu fizike čestica, dominantne teorije koja opisuje najosnovnije gradivne blokove svega što nas okružuje. Iako je standardni model dokazano tačan, naučnici odavno znaju da su mu potrebna neka fina podešavanja, a sada deluje da su konačno na tragu pojave koja bi mogla da predstavlja "pukotine" u njegovim temeljima.

U središtu ove priče su elektroni i njihovi veći "rođaci" - muoni i tau leptoni. Prema standardnom modelu, ova tri tipa čestica razlikuju se samo po veličini, dok su u svim ostalim aspektima identične. Međutim, u tri eksperimenta pokazalo se da se ove čestice i ponašaju drugačije i to pod uticajem zasad nepoznate sile. Naučnici još nisu sigurni u ove nalaze, ali ako budu potvrđeni, "to će predstavljati pravu revoluciju", smatra teoretičar Mark Vajs sa Tehnološkog instituta u Kaliforniji. 

Udar na standardni model bi bio ogroman. Ova teorija je kamen temeljac fizike čestica i deli svemir na 12 elementarnih čestica koje čine svu materiju i čestice prenosioce sile. Ipak, uprkos širokoj primeni, standardni model ne može da objasni gravitaciju, kao ni tamnu materiju. 

Međutim, od 2012. godine polako dolazimo do sve više dokaza o atipičnom ponašanju čestica iz manje istraženog ugla standardnog modela: šeme pod nazivom univerzalnost leptona. "Lepton" se u ovom slučaju odnosi na klasu čestica u koju spadaju elektroni, muoni i tau leptoni. Standardni model predviđa da te čestice imaju drugačiju specifičnu masu, ali da su identične u svim drugim aspektima. 

Prvo odstupanje od te pretpostavke bili su rezultati BaBar eksperimenta u SLAC Nacionalnoj laboratoriji s akceleratorom u Menlo Parku (Kalifornija). Tada su u akceleratoru sudareni elektroni i njihove antičestice pozitroni. Sudar je doveo do nastanka mnogih kompozitnih čestica, koje su bile teške, ali nestabilne. Ponašale su se kao nenormalno radioaktivni atomi uranijuma i trajale samo delić nanosekunde, pre nego što su se raspale u sve manje i manje čestice. Konačni proizvod došao je do detektora u akceleratoru, što je naučnicima omogućilo da rekonstruišu lanac raspada čestica. Ako je standardni model tačan, dva tipa raspada koje je ispitivao BaBar tim, trebalo je da proizvode samo 25 do 30 odsto tau leptona u odnosu na elektrone. Međutim, ispostavilo se da je tau leptona mnogo više nego što bi trebalo, što ih je navelo na pomisao da postoji neka razlika između ovih čestica koja nadilazi razlike u masama. 

Taj rezultat bio je samo početak. Druga dva eksperimenta, LHCb u Velikom hadronskom sudaraču i Belle eksperiment u Istraživačkoj organizaciji visokoenergetskog akceleratora u Japanu, proučavali su isti raspad i slične rezultate objavili 2015. Belle eksperiment, poput BaBar-a sudarao je elektrone i pozitrone. Međutim, LHCb sudarao je protone sa drugim protonima pri mnogo višoj energiji, a korišćeni su i različiti načini detekcije proizvoda sudara. Zbog tih različitih pristupa, manja je šansa da su rezultati posledica grešaka u postavci eksperimenta, a veća da je anomalija stvarna. 

Štaviše, LHCb eksperiment pronašao je znake kršenja univerzalnosti leptona, u još dva različita ispitivanja. 

Prošlog meseca su slične razlike primećene čak i između elektrona i muona (umesto tau leptona), a svi ti dokazi zajedno upućuju da po prvi put standardni model ne drži vodu. 

Ako se pokaže da se različiti leptoni zaista različito ponašaju, jedino objašnjenje moglo bi da bude da njima vlada neka dosad nezabeležena sila. Pod standardnim modelom, veće čestice se raspadaju u leptone (i druge proizvode) putem "slabe sile", iste one koja izaziva radioaktivni raspad. Međutim, slaba sila sve leptone jednako tretira. Ako usled sudara čestica nastaje više tau leptona, nego što bi slaba sila trebalo da proizvede, onda sigurno neka nepoznata sila povezana sa neotkrivenom česticom nosiocem sile, razlaže veće čestice tako da proizvode takav odnos tipova leptona. 

Pronalazak takve sile bio bi fundamentalan koliko i otkriće elektromagnetizma, ali sa mnogo manje uticaja u svakodnevnom životu. 

"To bi, s malo preterivanja, zaista predstavljalo revoluciju u fizici", kaže Hasan Džavaheri sa Univerziteta u Merilendu, koji je učestvovao u LHCb eksperimentu. 

Pošto bi posledice bile ogromne, fizičari će biti naročito strogi u procenjivanju toga šta je dokaz, a šta ne. 

Međutim, zasad deluje da će standardni model morati da se menja. Kombinacija svih dosadašnjih dokaza pokazuje da verovatnoća da su devijacije u odnosu elektrona i tau leptona samo statistička greška, iznosi oko jedan prema 10.000. To bi za mnoge druge grane nauke bilo više nego dovoljno, ali su fizičari koji se bave česticama skeptični ljudi i ne žele ni da razmatraju rušenje standardnog modela, dok ta verovatnoća ne bude iznosila jedan prema 3,5 miliona. 

Takva sumnjičavost je na mestu, ako imamo u vidu da se i ranije dešavalo da takva odstupanja u nekim eksperimentima budu i prođu. 

Što je najgore, dosadašnji pokušaji objašnjenja ovog čudnog ponašanja leptona deluju potpuno nasumično i prazno, jer te anomalije ne mogu da se uklope u bilo šta što smo do sad poznavali o fizici čestica. 

Zato fizičari sve više eksperimentišu leptonima i nude druga teoretska objašnjenja, pokušavajući pritom da smanje mogućnost greške u merenjima. Oni se nadaju da ćemo za oko pet godina znati da li je efekat realan i da ćemo imati objašnjenje za njega. 

"Ako postoji nova čestica prenosilac sile, trebalo bi da ima masu koju Veliki hadronski sudarač može da prepozna", kaže Svjetlana Fajfer, teoretičarka Univerziteta u Ljubljani. 

To znači da su pred fizičarima koji se bave česticama zanimljiva vremena u kojima će se na ovaj ili na onaj način dobiti važni odgovori o svetu oko nas.

Podeli vest sa prijateljima:

Dodaj komentar

Pre slanja komentara molimo Vas da pročitate sledeća pravila: Komentari koji sadrže psovke, uvredljive, vulgarne, preteće, rasističke ili šovinističke poruke neće biti objavljeni. Molimo čitaoce da se prilikom pisanja komentara pridržavaju pravopisnih pravila. Redakcija expres vesti ima pravo da ne odobri komentare koji su uvredljivi, koji pozivaju na rasnu i etničku mržnju i ne doprinose normalnoj komunikaciji između čitalaca ovog portala. Mišljenja iznešena u komentarima su privatno mišljenje autora komentara i ne odražavaju stavove redakcije expres vesti.

loading...

PRATITE NAS

 

KONTAKT

+ 381 65 43 43 646

info@expres.rs

Marketing

ANKETA

Da li biste vi imali seks na prvom sastanku?

TRENUTNA TEMPERATURA

 
DMC Firewall is a Joomla Security extension!