Huijaripartikkelit ja yllättävä löytö, joka saa fyysikot raapimaan päätään

Mutta ensin: mistä nämä pienet rakennuspalikat tulevat?

Olet varmaankin kuullut koulussa, että kaikki ympärillämme koostuu atomeista. Ja atomit koostuvat vielä pienemmistä osasista — protoneista, neutroneista ja elektroneista.

Mutta tiede menee pidemmälle.

Protonit ja neutronit? Ne koostuvat äärimmäisen pienistä hiukkasista, joita kutsutaan quarkeiksi. Tiedemiehet ovat jakaneet nämä pikkuruiset hiukkaset eri perheisiin, ja yksi näistä perheistä on nimeltään hadronit.

Hadronien sisältä löytyy erityinen ryhmä nimeltä mesonit. Mesonit ovat hiukkasia, jotka koostuvat yhdestä quarkista ja yhdestä antikvarkista — eli quarkin vastakappaleesta.

Yksi tietty mesonityyppi on nimeltään kaoni. Ja tässä kohtaa tarina alkaa kiinnostaa oikeasti.

Arvoituksellinen hajoaminen, jota kukaan ei osannut odottaa

Kun kaonit hajoavat — eli kun ne hajoavat pienemmiksi hiukkasiksi ajan myötä — tutkijat ovat kartoittaneet tarkasti, mitä pitäisi tapahtua. Suurin osa hajoamisreiteistä on dokumentoitu ja sopii täydellisesti nykyiseen fysiikan ymmärrykseen.

Mutta äskettäin tutkijat huomasivat jotain outoa.

Heidän mallinsa ennusti, että tietynlainen kaonin hajoaminen tapahtuisi harvemmin kuin kerran neljänneksellä koko kokeen aikana. Käytännössä: he eivät odottaneet näkevänsä juuri lainkaan tätä hajoamistapahtumaa, ellei heillä olisi äärimmäistä tuuria.

Sen sijaan he näkivät neljä tällaista tapahtumaa.

Neljä voi kuulostaa vähältä. Mutta hiukkasfysiikan maailmassa tämä on kuin löytäisi neljä kultakolikkoa kivikasan alta, josta odottit löytäväsi ehkä hipaisun pölyä.

Mitä oikeastaan tapahtuu?

Tässä kohtaa alkaa tapahtua mielenkiintoisia asioita. Tutkijat ovat esittäneet muutamia vaihtoehtoja:

Vaihtoehto 1: Saimme yksinkertaisesti uskomattoman onnen. Joskus tilastot käyttäytyvät oudosti. Saatat heittää noppaa ja saada kuutosen viisi kertaa peräkkäin. Tämä voi olla yksi niistä tilastollisista oikuista.

Vaihtoehto 2: Mittaushäiriöitä. Subatomisten hiukkasten tutkiminen on hankalaa — et voi usein nähdä niitä suoraan. Työskentelet käytännössä varjojen ja heijastusten kanssa. Tutkijat ovat nerokkaita, mutta instrumentit eivät ole täydellisiä. Ehkä näkemämme on vain outoa häiriötä.

Vaihtoehto 3 (Se jännittävä): Jotain aidosti uutta tapahtuu.

Tämä on se kohta, jossa asiat alkavat oikeasti kiinnostaa. Jos tämä tulos pitää paikkansa lisätestien jälkeen, se voi tarkoittaa:

• Löysimme uudenlaisen hiukkasen, jota emme ole aiemmin löytäneet
• Tai maailmankaikkeudessa vaikuttaa uusi fysikaalinen voima, josta emme tienneet mitään
• Tai jotain molempia — jotain, mikä pakottaisi meidät kirjoittamaan osan ymmärryksestämme uusiksi

Eräs tutkijoista, Kohsaku Tobioka, totesi asian näin: taustakohinan odotusarvo on niin pieni, että jo yhdenkin tapahtuman näkeminen olisi merkittävää. Neljä? Se riittää, jotta tutkijat alkavat pohtia, olemmeko törmänneet johonkin suureen.

Miksi tämä kiinnostaa?

Tiedän mitä saatat ajatella: "Hienoa, mutta mitä se oikeastaan merkitsee minulle?"

Tässä on pointti: elämme uskomattomassa ajassa, jolloin kvantti-ilmiöiden havainnointityökalut kehittyvät jatkuvasti. Jokaista muutamaa vuotta kohti löydämme jotain, joka joko vahvistaa mitä luulimme tietävämme — tai heittää hauskan rattaikon osiin.

Tämä kaonin hajoaminen voi olla mitään. Se voi olla tilastollinen sattuma. Mutta se voi myös olla ensimmäinen vihje jostain mullistavasta: uusi hiukkanen, uusi voima, uusi palapelin pala, joka auttaa meitä ymmärtämään maailmankaikkeuttaa paremmin.

Ja rehellisesti? Se on aika jännittävää.

Mitä tapahtuu seuraavaksi?

Tutkijat eivät ole hyppimässä johtopäätöksiin — ja se on juuri oikea tapa tehdä tiedettä. Heidän seuraava askeleensa on sulkea pois mittaushäiriöselitys: selvittää varmuudella, onko se mitä näemme todellista vai vain mittausprosessista johtuvaa artefaktia.

Joten seuraamme tilannetta. Sillä aikaa, eikö olekin ihanaa, että maailmankaikkeus on täynnä salaisuuksia, joiden parissa älykkäät ihmiset aktiivisesti työskentelevät? Joka kerta kun uskallamme kuvitella ymmärtävämme fysiikkaa, jokin tällainen tulee ja muistuttaa, kuinka paljon meillä on vielä opittavaa.

Ja henkilökohtaisesti? Toivon, että kyseessä on jotain uutta. Maailmankaikkeus on outoa ja kiinnostavampaa kuin voimme kuvitella, ja rakastan sitä, että löydämme yhä uusia asioita siitä, miten se toimii.