אם חשבתם שגילויים קוונטיים יצטרכו להמתין עד להפעלה של ה- Great Hadron Collider (LHC) בשנת 2009, הייתם טועים. נראה כי מאיץ החלקיקים של טברון בפרמילב בבטביה, אילינוי, גילה ...
…משהו.
מדענים ב"טברון "אינם ששים לבשר תוצאות חדשות של גלאי הקולינדר בפרמילאב (CDF) כ"תגלית חדשה" כפי שהם פשוט לא יודע מה התוצאות שלהם מציעות. במהלך התנגשויות בין פרוטונים ואנטי-פרוטונים, ה- CDF פיקח אחר התפרקות הקווארקים התחתונים ואנטי-קווארקים התחתונים למאונים. עם זאת, מדעני CDF חשפו משהו מוזר. יותר מדי מייונים נוצרו על ידי ההתנגשויות, ומואונים היו צץ לקיום מחוץ לצינור הקורה…
הטברון נפתח בשנת 1983 וכיום הוא מאיץ החלקיקים החזק ביותר בעולם. זהו הגורם היחיד שיכול להאיץ פרוטונים ואנטי-פרוטונים לאנרגיות TeV 1, אך ה- LHC יעבור אותו כאשר הוא ייכנס סוף סוף לפעולה מתישהו בתחילת השנה הבאה. ברגע שה- LHC יעבור לרשת, הלהבה התת-אטומית תועבר למאיץ האירופי והטברון יהיה מוכן להפסקת זמן מה בשנת 2010. אך לפני שייסגר המתקן החזק הזה הוא ימשיך לחקור את החומר לזמן מה עדיין.
בניסויי התנגשות פרוטונים שנערכו לאחרונה, מדענים המשתמשים ב- CDF החלו לראות משהו שהם לא יכלו להסביר בהבנה הנוכחית שלנו של הפיזיקה המודרנית.
התנגשויות החלקיקים מתרחשות בתוך "צינור הקורה" ברוחב 1.5 ס"מ, המתנגשים בין קורות החלקיקים הרלטיביסטיים וממוקדים אותם לנקודה להתרחשות ההתנגשות. לאחר ההתנגשות, ריסוס החלקיקים המתקבל מתגלה על ידי שכבות האלקטרוניקה שמסביב. עם זאת צוות CDF זיהה יותר מדי מיונים שנוצרו לאחר ההתנגשות. בנוסף, מייונים נוצרו באופן בלתי מוסבר בחוץ צינור הקורה ללא זיהוי מסילה בשכבות הפנימיות ביותר של גלאי CDF.
דובר ה- CDF, ג'ייקובו קוניגסברג, מעוניין להדגיש כי יש לבצע חקירות נוספות לפני שניתן יהיה לקבל הסבר. "לא שללנו הסבר ארצי לכך, ואני רוצה להבהיר זאת מאוד," הוא אמר.
עם זאת, תיאורטיקנים אינם כל כך שמורים והם נרגשים מאוד מה פירוש הדבר יכול להיות למודל הסטנדרטי של חלקיקים תת אטומיים. אם אכן יתברר שהזיהוי של עודפי המואונים הללו נכונים, החלקיק ה"לא נודע "אורך חיים של 20 פיקו-שניות ויש לו יכולת לנסוע 1 ס"מ, דרך הצד של צינור הקורה ואז להתפרק למואונים.
דן הופר, עוד מדען פרמילאב, מציין שאם זה באמת חלקיק לא ידוע בעבר, זו תהיה תגלית ענקית. "סנטימטר הוא דרך ארוכה עבור רוב סוגי החלקיקים לייצר אותו לפני ריקבון, "אומר. "מוקדם לומר הרבה על זה. עם זאת, אם יתברר שיש חלקיק 'ארוך-חיים', זה יהיה עניין גדול מאוד.”
ניל וויינר מאוניברסיטת ניו יורק מסכים עם הופר. "אם זה נכון, זה פשוט מרגש להפליא," הוא אומר. "זה יכול להיות אינדיקציה לפיזיקה אולי אפילו יותר מעניינת ממה שניחשנו קודם.”
למאישי החלקיקים יש היסטוריה ארוכה של הפקת תוצאות בלתי צפויות, אולי זה יכול להיות אינדיקטור לחלקיק שנפסק בעבר, או יותר מעניין, לא ניבא. באופן טבעי מדענים ממהרים להניח כי חומר אפל עשוי לעמוד מאחורי כל זה.
וויינר, עם הקולגה נימה ארקני-חאמד, ניסחו מודל שמנבא את קיומם של חלקיקי חומר אפל ביקום. בתיאוריה שלהם, חלקיקי חומר אפל אינטראקציה בינם לבין עצמם באמצעות חלקיקים נושאי כוח במסה של בערך GeV 1. נגני ה- CDF שנוצרו מחוץ לצינור הקורה חושבו שיוצרו על ידי חלקיק הורה "לא ידוע" המתפורר עם מסה של כ- 1 GeV.
ההשוואה בולטת, אך וויינר ממהר לציין כי דרושה עבודה רבה יותר לפני שניתן יהיה לקשר בין תוצאות CDF לחומר אפל. "אנו מנסים להבין זאת," הוא אמר. "אבל הייתי מתרגש מהנתונים של CDF ללא קשר.”
אולי לא נצטרך לחכות ל- LHC, יתכן ונחשף כמה פיסיקה חדשה לפני שמאיץ ה- CERN החדש לגמרי יתוקן ...
מקור: מדען חדש
