يختفي مرجع الكراك في النموذج القياسي في بيانات LHC

تلاشى تلميح واعد للفيزياء الجديدة بعيدًا عن أكبر مسرع للجسيمات في العالم ، مصادم الهادرونات الكبير (LHC) ، محطمًا أفضل آمال علماء الفيزياء في اكتشاف كبير.

الاختلاف غير المتوقع في سلوك الإلكترونات وأبناء عمومتها الأكبر بكثير ، الميونات ، هو التناقض الواضح عندما ينشأون من تحلل جسيمات معينة.

لكن النتائج الأخيرة من تجربة LHCb في CERN ، مختبر فيزياء الجسيمات في أوروبا ، والذي يستضيف LHC بالقرب من جنيف ، سويسرا ، تشير إلى أن الإلكترونات والميونات يتم إنتاجها بنفس المعدل.

“انطباعي الأول هو أن التحليل أقوى بكثير من ذي قبل ،” كما تقول عالمة فيزياء الجسيمات التجريبية Florencia Conelli من جامعة زيورخ في سويسرا ، وهي عضو بارز في تجربة LHC منفصلة. لقد كشف عن عدد الفروق الدقيقة المدهشة التي تآمرت لخلق شذوذ واضح ، كما يقول.

أعلن ريناتو كواجلياني ، عالم فيزياء LHCb في المعهد الفدرالي السويسري للفنون التطبيقية (EPFL) في لوزان ، النتائج في CERN في 20 ديسمبر ، والتي جذبت 700 مشاهد عبر الإنترنت. قام تعاون LHCb بنشر طبعتين أوليتين في مستودع arXiv^1و2.

أبلغ LHCb لأول مرة عن شذوذ صغير في إنتاج الميونات والإلكترونات في عام 2014. تلاشت هذه بسرعة عندما نتج عن اصطدام البروتونات جسيمات ضخمة تسمى الميزونات B. أنتجت عملية الاضمحلال المتكررة نوعًا آخر من الميزون يسمى كاون ، وزوجًا من الجسيمات وجسيماتها المضادة – إلكترون وبوزيترون ، أو ميون ومضاد. توقع النموذج القياسي أن كلا النوعين من الأزواج يجب أن يحدثا بنفس التردد تقريبًا ، لكن بيانات LHCb اقترحت أن أزواج الإلكترون والبوزيترون تحدث بشكل متكرر أكثر.

غالبًا ما تؤدي تجارب فيزياء الجسيمات إلى نتائج تختلف قليلاً عن النموذج القياسي ، ولكنها تميل إلى أن تصبح حظًا إحصائيًا لأن التجارب تجمع المزيد من البيانات. بدلاً من ذلك ، في السنوات اللاحقة ، أصبح شذوذ p-meson أكثر وضوحًا ، ووصل إلى مستوى الثقة المعروف باسم 3 سيجما – على الرغم من أنه لم يصل إلى مستوى الأهمية المطلوب للمطالبة بالنتيجة ، أي 5 سيجما. كشفت العديد من القياسات ذات الصلة على الميزونات B عن انحرافات عن التنبؤات النظرية بناءً على النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

تتضمن أحدث النتائج بيانات أكثر من قياسات LHCb السابقة لانحلال الميزون B ، وفحصًا أكثر شمولاً لعوامل الخلط. كانت التناقضات الواضحة في القياسات السابقة التي تنطوي على الكاونات نتيجة خطأ في تحديد بعض الجسيمات الأخرى على أنها إلكترونات ، كما يقول المتحدث باسم LHCb ، كريس باركس ، عالم الفيزياء بجامعة مانشستر في إنجلترا. في حين أن تجارب LHC جيدة في اصطياد الميونات ، إلا أن اكتشاف الإلكترونات أصعب.

قد تخيب النتيجة آمال العديد من المنظرين الذين أمضوا وقتًا في محاولة التوصل إلى نماذج يمكن أن تفسر التناقضات. يقول باركس: “أنا متأكد من أن الناس يحبون أن يكون لديهم صدع في النموذج القياسي ، ولكن في النهاية ، تقوم بأفضل تحليل بالبيانات التي لديك ، وترى ما تعطيك الطبيعة”. . “كيف يعمل العلم حقًا.”

يقول جينو إيسيدوري ، عالِم الفيزياء النظرية بجامعة زيورخ والذي كان حاضرًا في محاضرة CERN ، على الرغم من الشائعات التي ترددت على مدى شهور ، إلا أن النتيجة الأخيرة كانت مفاجئة ، لأن الصورة المتماسكة بدت وكأنها تنبثق من الانحرافات النسبية. قد يشير هذا إلى وجود جسيمات أولية غير مرئية من قبل تؤثر على اضمحلال الميزونات B. أشاد Isidori بتعاون LHCb لكونه “صادقًا” في الاعتراف بوجود مشاكل في تحليلاتهم السابقة ، لكنه أعرب عن أسفه لأن الأمر استغرق وقتًا طويلاً حتى تم العثور عليها.

ويضيف إيسيدوري ، من ناحية أخرى ، أن بعض الحالات الشاذة الأخرى ، بما في ذلك اضمحلال p-meson التي لا تنطوي على الكاونات ، قد تظل حقيقية. “لم نفقد كل شيء.” توافق مارسيلا بونا ، عالمة الفيزياء التجريبية في جامعة كوين ماري بلندن والتي تشارك في تجربة أخرى لمصادم الهادرونات الكبير. “يبدو أن المنظرين يفكرون بالفعل في كيفية مواساة أنفسهم وإعادة التركيز.”

تشمل العلامات المفعمة بالأمل المتبقية للفيزياء الجديدة قياسًا تم الإبلاغ عنه في أبريل وجد أن كتلة جسيم يسمى W boson أكبر من المتوقع. لكن هناك شذوذ منفصل ، يشمل الميونات ، يزول أيضًا. بدت العزم المغناطيسي للميون أقوى مما توقعه النموذج القياسي ، لكن الحسابات النظرية الحديثة تشير إلى أنها ليست كذلك. بدلاً من ذلك ، قد يكون التناقض قد نشأ عن سوء تقدير تنبؤات النموذج القياسي.