Maszyna, która podważa fizykę
Pod francusko-szwajcarską granicą leży 27-kilometrowy tunel w kształcie pierścienia. W środku pracuje Wielki Zderzacz Hadronów – LHC. Naukowcy celowo zderzają tam cząstki z ogromną prędkością. Szukają czegoś, co nie pasuje do znanych reguł.
Standardowy Model ma luki
Od ponad pięćdziesięciu lat fizycy posługują się Standardowym Modelem. Opisuje on, z czego składa się materia i jak oddziałują jej podstawowe składniki. Model sprawdza się w wielu sytuacjach, ale ma poważne braki. Nie tłumaczy, czym jest ciemna materia, ani jak działa grawitacja. Dlatego każdy wynik, który nie pasuje do przewidywań, budzi zainteresowanie.
Pingwinowe rozpad
W jednym z eksperymentów badano rzadki proces zwany „pingwinowym rozpadem”. Nazwa wzięła się od kształtu diagramu, który przypomina sylwetkę pingwina. Chodzi o cząstkę B-mezonu, która rozpada się na inne cząstki. Zjawisko jest bardzo rzadkie – występuje raz na milion zderzeń. Gdy naukowcy zebrali dane, zauważyli drobną różnicę między tym, co przewiduje model, a tym, co naprawdę zmierzyli.
Cztery sigma, nie pięć
Różnica nie jest jeszcze na poziomie pewności. Fizycy wymagają wyniku na poziomie pięciu sigma, czyli prawdopodobieństwa błędu rzędu jednego do 1,7 miliona. Obecny wynik osiągnął cztery sigma – to jeden do szesnastu tysięcy. Sporo, ale za mało, by ogłosić odkrycie.
Wyobraź sobie, że moneta wypada reszką szesnaście razy z rzędu. Podejrzewasz oszustwo, ale nie jesteś jeszcze pewien. Potrzebujesz więcej rzutów.
Dwa niezależne ślady
Podobne odchylenie zauważył drugi zespół pracujący przy LHC – eksperyment CMS. Gdy dwie różne grupy, używające innych metod, widzą ten sam efekt, sprawa robi się ciekawsza. Może chodzi o nową cząstkę lub oddziaływanie, którego Standardowy Model nie przewiduje.
Cierpliwe zbieranie faktów
Fizyka nie działa jak w filmach. Nie ma tu nagłych okrzyków „Eureka”. Zamiast tego są miesiące pomiarów, sprawdzenia i porównań. Teraz właśnie jesteśmy w fazie „warto się przyjrzeć”. W najbliższych latach LHC zbierze więcej danych, a inne laboratoria powtórzą pomiary. Stopniowo obraz stanie się wyraźniejszy.
Co z tego wynika
Nie wiadomo jeszcze, czy Standardowy Model czeka duża zmiana. Ważne jest coś innego: po raz pierwszy od lat pojawił się sygnał, który nie chce pasować do obecnej teorii. A to dokładnie to, czego fizycy szukali.