نموذج لمسرع يستخدم في قصف الليثيوم في تجربة رئيسية. تقع عند مدخل معهد البحوث النووية في الأكاديمية المجرية للعلوم.النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات الأولية - الجسيمات وتفاعلاتها ، التي تصف كل شيء قمنا بإنشائه أو اصطدمنا به في المختبر - يتعامل بشكل مدهش مع توقع كل ما هو مرئي في تجاربنا. من المادة إلى المادة المضادة ، من التوليف إلى الانشطار ، من الجسيمات عديمة الكتلة إلى أثقل الجسيمات - لقد اجتازت هذه القواعد الأساسية جميع الاختبارات التجريبية. ولكن ربما تختفي ظاهرة غير متوقعة في آثار التحلل الإشعاعي. يريد قارئنا من المجر أن يعرف:
يتم تغطية الأخبار حول افتتاح التفاعل الخامس في المجر على نطاق واسع للغاية. سأكون مهتمًا بمعرفة وجهة نظرك حول هذا الأمر. هل تعتقد أن هذا صحيح ، أم أنك متشكك؟
إذا
صادفت تقارير عن اكتشاف التفاعل الخامس ، فإن التجربة المعنية تعتمد على نظير غير مستقر للغاية: البريليوم -8.
إذا تحدثنا عن المادة المكونة ، فمن المحتمل أن يكون هذا هو أهم جزء من اللغز. تتلقى شمسنا وجميع النجوم تقريبًا الطاقة عن طريق توليف الهليوم من الهيدروجين ، ولا سيما الهليوم -4 ، مع بروتونين ونيوترونين. في المراحل الأخيرة من الحياة ، يتقلص قلب الشمس المليء بالهيليوم ويسخن ، ويحاول إنشاء عناصر أثقل. إذا قمت بدمج نواتين من الهيليوم -4 ، يمكنك الحصول على نواة بأربعة بروتونات وأربعة نيوترونات: البريليوم -8. المشكلة الوحيدة هي عدم الاستقرار الشديد للبيريليوم -8 ، والذي يتحلل مرة أخرى إلى 10 هيليوم -4 بعد
10-17 ثانية. فقط في نوى العمالقة الحمراء ، تكون كثافة المادة عالية بما يكفي بحيث يمكن تعديل النواة الثالثة من الهيليوم -4 في الوقت المناسب وإنشاء الكربون 12 ، وبناء عناصر ثقيلة بشكل متزايد بنجاح.
خلاف ذلك ، كما هو الحال في جميع التجارب المعملية ، يتحلل البريليوم -8 ببساطة إلى نواتين هيليوم. لكن تقنياتنا التجريبية معقدة للغاية ، وحتى في اللحظات القصيرة من حياته ، لا يمكننا فقط إنشاء البريليوم -8 بطريقة أخرى (قصف الليثيوم -7 بالبروتونات) ، ولكن أيضًا إنشاءه في حالة متحمسة ، والتي قبل انحلالها ، ستصدر فوتونًا عالي الطاقة. سيكون لهذا الفوتون ما يكفي من الطاقة ليتمكن من التحلل في زوج إلكترون / بوزيترون - والذي يحدث مع جميع الفوتونات ذات الطاقات العالية بما فيه الكفاية. من خلال قياس الزاوية النسبية بين الإلكترون والبوزيترون ، تتوقع أن تكون أصغر ، كلما زادت طاقة الفوتون. ويتبع ذلك قوانين الحفاظ على الطاقة والزخم ، ممزوجة بمتغيرات عشوائية صغيرة اعتمادًا على اتجاه الاضمحلال.
لكن الفريق المجري بقيادة Atilla Krasnakhorkai لم يجد هذا على الإطلاق. مع زيادة الزاوية ، يجب أن ينخفض جزء الإلكترونات والبوزيترونات. لكن العلماء وجدوا زيادة نسبية غير متوقعة بزاوية 140 درجة ، وهو ما قد يعني الكثير. على سبيل المثال:
• خطأ في التجربة عندما لا تقاس إشارة ، بل شيء آخر.
• خطأ في التحليل عند تطبيق الشريحة الخاطئة (أنت تقرر البيانات التي تستحق أن تتركها وما هي المعلومات التي ستكون ضوضاء ملوثة غير مجدية تحتاج إلى التخلص منها).
• إذا كانت النتيجة موثوقة ، فقد يشير ذلك إلى وجود جسيم جديد: إما جسيم مركب يتكون من جزيئات من نموذج قياسي ، أو الأكثر إثارة للاهتمام ، جزيء جديد تمامًا وأساسي.
تبدو البيانات جيدة. بالطبع ، أعلن نفس الفريق المجري عن اكتشاف "مخالفات" في اضمحلال البريليوم -8 المتحمس ، ولكن ليس بهذه الدرجة من الأهمية - فرصة واحدة من أصل 10
11 أن هذه عشوائية إحصائية (6.8-σ) - وليس بهذه الدرجة عدد الأحداث: مئات الأحداث في العديد من القنوات عبر الخلفية. فقط الجسيم الضخم غير المستقر سيتحلل بزاوية تشتيت مختلفة عن الجسيمات عديمة الكتلة (الفوتونات) المتوقعة في هذه التجربة - وهذا لا يزال التفسير الرئيسي لـ "خشونة" الرسم البياني بزاوية 140 درجة. إذا تبين أن ذلك صحيح. يعرب Krasnakhorkai عن ثقته الكبيرة في نتائجه ، حيث تم قياسه باستخدام معدات تم تحديثها بالكامل مقارنة بتجاربهم السابقة.
لا يجوز تبرير النتيجة ؛ قد لا يكون من الممكن التكاثر ؛ قد يكون هذا خطأ في التجربة. هذا هو الجزء الأفضل ، ولكن أيضًا عبء العمل العلمي: حتى النتائج الأكثر موثوقية واختراقًا يجب تأكيدها بشكل مستقل. ولكن إذا كان جسيمًا جديدًا ، فيمكنه تغيير كل شيء. الطاقة المتبقية للجسيم - 17 MeV / c
2 - مثيرة للاهتمام للغاية. تدورها 1 ، مما يشير إلى أنها بوزون (أو شيء مشابه). يتحرك مسافة كبيرة بما فيه الكفاية لقياس عمره ،
10-14 ثانية - مما يخبرنا أن هذا اضمحلال ضعيف ، وليس كهرومغناطيسي - أي أنه حالة لا علاقة لها باللبتونات. لا يمكن أن يكون مزيجًا من كواركين ، لأنه خفيف جدًا - وإلا فإنه يجب أن يكون أثقل عشر مرات. إذا كان جسيمًا حقيقيًا ، فمن المحتمل أن يكون نوعًا من
نوع جديد تمامًا من الجسيمات ليس جزءًا من النموذج القياسي.
ينطبق هذا الشرح على كل شيء:
• سيؤدي إلى ظهور مثل هذه الزاوية من الانتشار (140 درجة) من منتجات الاضمحلال ، بسبب نسبة كتلتها المتبقية إلى كتل الإلكترون والبوزيترون التي تتحلل فيها.
• سوف يعطينا المخرج الأول وراء النموذج القياسي ، والذي ، في رأينا ، يجب أن يكون موجودًا ، والذي لم نجده بعد.
• في الإمكان ، يمكن أن يفسر حتى القيمة الشاذة للعزم المغناطيسي للميون ، وهو قريب أثقل للإلكترون.
لكن هذا فقط إذا كان الجسيم موجودًا حقًا. ستكون نتيجة 6.8-exciting مثيرة في حالة التحليل الأعمى ، لكن فريقًا من العلماء بحثوا تحديدًا عن جسيم من هذا النوع. في العلم ، هناك تاريخ من الاكتشافات لما كان يبحث عنه العلماء بالضبط ، حتى عندما لم يكن هذا موجودًا في الواقع. اكتشف Fokke de Boer - الذي أجرى هذه التجارب قبل Krasnakhorkai - هذه الجسيمات ، لكنه لم يستطع تأكيد نتائجها وإعادة إنتاجها.
نحن نعلم أنه خارج النموذج القياسي يجب أن يكون هناك فيزياء أساسية جديدة وجسيمات جديدة وتفاعلات جديدة ، وربما تم اكتشاف التلميح الأول لهذا في هذه التجربة. ولكن ، ردا على سؤال القارئ ، أنا متشكك في النتائج في نفس الوقت ، ويمكنني أن أتصور أنها حقيقية. كان اكتشاف النيوترينو يتحرك أسرع من الضوء على OPERA واكتشاف بوزون هيجز في تجارب CMS / ATLAS من نفس الجودة. سيحدد الوقت والدراسات الإضافية فقط نوع هذه النتيجة الجديدة ، التي يمكن أن تكون جزءًا من المادة المظلمة.