Fizycy zobaczyli coś, czego nie powinni zobaczyć. I teraz się ekscytują

Mam dla was historię, która przypomina trochę scenę z kryminału. Sciślej mówiąc — z fizyki cząstek elementarnych. Niby niewielka rzecz, ale naukowcy rozpalili się do czerwoności. Zaraz wam wyjaśnię dlaczego.

Te malutkie klocki, o których pewnie nie słyszeliście

Ze szkoły wiecie, że wszystko dookoła zbudowane jest z atomów. Atomy składają się z protonów, neutronów i elektronów. Ale tu zaczyna się prawdziwa jazda: te protony i neutrony? Same z siebie też są złożone. Z czegoś jeszcze mniejszego. Z kwarków.

Naukowcy porządkują te mikroskopijne cząstki w różne rodziny. Jedna z nich to hadrony, a wśród nich wyróżniamy specjalny typ zwany mezonami. Mezon to cząstka złożona z jednego kwarka i jednego antykwarka — czyli takiej odwrotności kwarka.

Jednym z konkretnych rodzajów mezonów jest kaon. I tutaj robi się ciekawie.

Zagadka, której nikt się nie spodziewał

Kiedy kaony się rozpadają (a cząstki się rozpadają — to ich naturalna cecha, zamieniają się w inne cząstki), fizycy od dawna wiedzą, czego się spodziewać. Większość dróg rozpadu jest dobrze zmapowana i zgadza się z tym, co już wiemy o prawach fizyki.

Ale ostatnio badacze zauważyli coś dziwnego. Byli przekonani, że pewien konkretny typ rozpadu kaonu powinien zdarzyć się rzadziej niż w jednej czwartej przypadku w całym eksperymencie. Mówiąc prościej — spodziewali się zobaczyć ułamek takiego rozpadu, gdyby mieli nieprawdopodobne szczęście.

A ile zobaczyli? Cztery.

Cztery może brzmi niepozornie. Ale w fizyce cząstek elementarnych to jak znalezienie czterech złotych monet w stercie skał, gdzie spodziewali się co najwyżej odrobiny pyłu.

Co może się dziać?

Rozpoczął się etap spekulacji. Naukowcy rozważają kilka opcji i każda z nich jest interesująca.

Opcja pierwsza: po prostu dopisało nam szczęście. Czasem statystyka płata figle. Czasem rzucisz kostką i wypadnie szóstka pięć razy z rzędu. Może to tylko taki przypadek.

Opcja druga: to szum pomiarowy. Praca z cząstkami subatomowymi to nie bułka z masłem. Często nie można ich zobaczyć bezpośrednio — bada się cienie i echo. Urządzenia są świetne, ale nieidealne. Może to tylko dziwne zakłócenie.

Opcja trzecia (ta ekscytująca): dzieje się coś naprawdę nowego.

I tutaj robi się naprawdę ciekawie. Jeśli ten wynik przetrwa dalsze testy, może oznaczać, że:

• istnieje nowy rodzaj cząstki, której jeszcze nie odkryliśmy
• albo działa nowa siła fizyczna, o której nie mieliśmy pojęcia
• albo jedno i drugie, co wymagałoby przepisania części naszego rozumienia, jak działa wszechświat

Jeden z badaczy, Kohsaku Tobioka, powiedział to tak: oczekiwany szum jest tak niski, że zobaczenie nawet jednego takiego zdarzenia byłoby uderzające. Czterech? To wystarczy, żeby zacząć się zastanawiać, czy nie natrafiliśmy na coś naprawdę dużego.

Dlaczego powinno cię to obchodzić?

Wiem, co pewnie myślisz: „Fajna historia, ale co to dla mnie oznacza?"

Otóż żyjemy w niesamowitych czasach. Nasze narzędzia do obserwacji zjawisk kwantowych są coraz lepsze. Co kilka lat odkrywamy coś, co albo potwierdza to, co już wiedzieliśmy, albo rzuca przysłowiowy klucz w nasze rozumienie świata.

Rozpad kaonu może być niczym. Może być statystycznym wigorem. Ale może też być pierwszym sygnałem czegoś rewolucyjnego — nowej cząstki, nowej siły, nowego fragmentu układanki, który pozwoli nam lepiej zrozumieć wszechświat.

I szczerze? To jest fascynujące.

Co dalej?

Zespół nie wyciąga pochopnych wniosków — i dobrze, bo tak właśnie wygląda dobra nauka. Następny krok to wykluczenie wyjaśnienia przez szum pomiarowy. Muszą definitywnie ustalić, czy to, co widzą, jest realne, czy tylko artefaktem ich metody.

Będziemy obserwować, co się wydarzy. W międzyczasie — czy nie jest wspaniałe, że wszechświat jest pełen tajemnic, nad którymi mądrzy ludzie aktywnie pracują? Za każdym razem, gdy myślimy, że mamy fizykę rozpracowaną, pojawia się coś takiego i przypomina nam, ile jeszcze nie wiemy.

A osobiście? Mam nadzieję, że okaże się to czymś nowym. Wszechświat jest dziwniejszy i ciekawszy, niż jesteśmy w stanie sobie wyobrazić. I kocham to, że wciąż odkrywamy nowe rzeczy o tym, jak działa.