Nada umire posljednja... svako malo čitamo kako su u ovom ili onom visokoenergetskom eksperimentu
pronašli neko odstupanje od predviđanja Standardnog modela čestica, i onda ...tišina. Model i dalje važi,
a desetljeća prolaze, a s njima i generacije fizičara koji su s njim, ružnim i neestetskim, proveli život. Tužno.
Dobra muzička podloga uz čitanje ovog teksta je Higgs Boson Blues Nicka Cave-a...
Trenutni tračak nade je u 0.1% odstupanju od predviđenog mase W bozona, koje je oglašeno iz starog
eksperimenta Tevatron u Fermilabu, Illinois, USA, koji je, sa svojim 6km tunelom, do 2011., kad su ova
mjerenja izvršena i kad je projekt zaključen, bio najjači takav sudarač.
W bozon je jedna od temeljnih čestica Standardnog modela, koja prenosi slabu nuklearnu silu. Masa mu je
oko 85 protona, i mjerena je i drugim eksperimentima...iako je jedna od najtežih za izmjeriti. U sudarima
protona i antiprotona u Tevatronu, W bozon se raspadne u neku od tri vrste elektrona ili, ako ima dovoljno
energije, u težu verziju elektrona, muon, plus neutrina. Neutrini su poprilično neuhvatljivi i odu kud im volja,
a elektrone-ili muone-možemo pratiti, i iz njihove putanje izračunati energiju-dakle i masu-čestice iz koje su
nastali. Upravo u odbjeglim neutrinima je problem u ovom mjerenju, jer im ne znamo putanje, ali pošto im
znamo mase, možemo ocijeniti koliko su energije mogli odnijeti.
2011 se iz podataka iz Tevatrona nije moglo sa sigurnošću izračunati masu W bozona, ali 2012 fizičari
čestica su smislili bolje načine računanja, tako da je ponovni prolazak kroz zabilježene podatke sada
omogućio poboljšanje mjerenja putanja sa 150 mikrona na manje od 30 mikrona, dakle, mogli su ponoviti
račune.
Tevatron tom metodom masu može mjeriti s preciznošću do 0.01%, a odstupanje je 0.09%, dakle, desetak
uta veće od očekivane greške. Ako pucate u metu i znate da promašujete za cijelu metu (10cm), to je otprilike kao
da umjesto u centar mete ili 1 cm od njega, pogodite negdje oko ruba papirića. Tevatron je puuno koštao, i
ako bi toliko fulali, znači da su nekaj jako krivo delali ili netko nije znao svoj posao.
Tevatron više ne radi, sva mjerenja su izvršena tokom prošlih desetak godina, i sad se računa, računa...
sudarači čestica rade tako da...sudaraju čestice, i onda mjere što je izletilo-to se dobije analizom putanja
čestica nakon sudara, računanjima po svim poznatim nam zakonima očuvanja itd itd. Ljudi na tome rade
doktorate iz kvantne teorije polja i ako je nekaj komplicirano, ali precizno, onda su to ta i takva mjerenja.
To obično ide tako da se radi prvi prolaz kroz podatke, prosijava se dok ne ostanu zanimljivi događaji, i onda
se oko njih dalje računa, i opet, i opet. Na kraju vam ostane podatak "takva masa čestice" s dodatnim "s tolikom greškom".
Onda usporedite s tablicom iz Standardnog modela. I s ostalim mjerenjima.
Grupa iz Tevatrona je dobila, koristeći četiri puta više rezultata iz sudara nego pri prethodnim računima (vjerojatno su
sad imali i brža računala pa su mogli uključiti više "događaja", čime su poboljšali statistiku) rezultat značajno drugačiji
(unutar vlastite predviđene greške), 80.433+/- 9.4 MeV, što se ne slaže niti s dva do sada najpreciznija mjerenja, niti
sa Standardnim modelom. Dosadašnja brojka je bila na 80.357+/-19 MeV (MeV stoji za Mega-elektrono-volta, dakle
miliona elektrono-volta, možete si to zamisliti kao energiju koju dobije elektron pri prolasku kroz razliku napona 80
miliona volti).
Pišem ove brojke da biste dobili osjećaj kako se kalio čelik. Negdje oko tog zareza u desecima miliona volti sjedi i smije
nam se u lice nova fizika, valja se od smijeha...
Razlika u rezultatu, ako ste sve korake mjerenja izvršili po p.s.-u, je u metodi. Za metodu korištenu u ovom eksperimentu
se u međuvremenu zna da je kontroverzna, jer mjeri putanje drugačije nego neke druge metode, ali istraživači su ju odlučili
iskoristiti do kraja i preciznošću eventualno izgladiti razlike. Ali nije uspjelo, razlike su ostale. Dakle, ili je metoda baš toliko
pogrešna, ili su druge metode isto netočne. Odluka je, kako to već ide u dobroj znanosti, na eksperimentu: drugi timovi moraju,
po mogućnosti neovisnim metodama, izmjeriti masu W bozona do odgovarajuće točnosti i onda usporediti rezultate.
Zašto bi masa mogla biti drugačija? Jedna (od nebrojeno mnogo) mogućnosti je npr. da je u eksperimentu, uz poznate nam
čestice, iz sudara iskočila i neka supersimetrična čestica, koja je dodala masu. Dodatni Higgsov bozon (ako onaj koji je pronađen
pred par godina nije jedna i jednostavna, nego postoji više Higgs bozona-to će LHC sudarač u Genevi, koji je upravo ojačan
da radi na višim energijama, tek ispitati) bi također mogao dodati masu u produktima raspada, kao i supersimetrične čestice,
one bi jednostavno bile prisutne, i trebalo bi ih uključiti u račune.
Dakle, držimo palčeve da se počnu pojavljivati pukotine u današnjoj slici svijeta, onda možemo početi slagati novu. Znanost
je kao mandala...pijesak prostor-vremena pred nama, slažemo ga u novu lijepu sličicu, onda puhne vjetar i ajmo nanovo.
Inače bi bilo dosadno i previše ideologično, a znamo iz iskustva da je to štetno.
Post je objavljen 09.04.2022. u 12:14 sati.