A KOTO felfedezte egy új fizika Evenimentul Zilei jeleit
Szerző: Catalina Curceanu/Megjelenés dátuma: 2020-03-08 17:03
Egy japán kísérlet, a J-PARC gyorsítón, egy semleges kaon szétesésének négy eseményét méri egy olyan csatornában, amelyben még egy sem kellett volna.
Új fizikáról beszélnek; vagy ... egy kísérleti hibáról.
A világszerte gyorsítókon végzett részecske-vizsgálatok kísérletei azt próbálják megmérni, hogy a részecskék hogyan bomlanak le. Ezeknek a részecskéknek többé-kevésbé hosszú élettartama van - amúgy is a másodperc töredékeiről van szó -, és szétesésük módját, a lehetséges csatornákat az elméleti szakemberek az elemi részecskefizika úgynevezett standard modelljének felhasználásával kiszámítják.
Tehát általában egy részecske szétesését bizonyos módon mérik, és összehasonlítják azzal, amit az elméleti modell nyújt. Ha vannak különbségek a két érték között, akkor vagy az elmélet téves, vagy a kísérlet. A legérdekesebb nyilvánvalóan az az eset, amikor az elmélet kudarcot vall és elmagyarázza a kísérlet eredményét, mert ebben az esetben új felfedezésről van szó.
Jelenleg, amikor felfedezik az elmélet és a kísérlet közötti különbségeket, azok oka lehet egy új részecske, például a sötét anyag részecskéje, amely nem szerepel a standard modellben. Pontosan ez az egyik célja a gyorsító kísérleteknek az egész világon: olyan újfajta bomlások felfedezése, amelyeknek nem kellene ott lenniük a standard modellben.
Ha ez megtörténik, először is a kutatók ellenőrzik, hogy ez nem kísérleti hiba - például az, amely néhány évvel ezelőtt a neutrínók téves felfedezéséhez vezetett a fénynél nagyobb sebességnél (és ami valójában néhány nem megfelelően csatlakozó kábelek).
Ebben az összefüggésben a japán KOTO kísérlet kutatói, akik a japán J-PARC gyorsító kaonjait használják, olyan felfedezést tettek, amely - ha beigazolódik - rendkívül érdekes.
A KOTO a kaonnak nevezett részecskék felbomlásának módját méri, amelyek viszont a mezon kategóriába tartoznak, vagyis egy kvarkból és egy antikarkból állnak. A kvarkok elemi részecskék a standard modellen belül, és erős nukleáris kölcsönhatásnak vannak kitéve. A KOTO által használt kaonoknak nincs elektromos töltésük, és egy "lefelé" kvarkból és egy "szűk" anti-kvarkból állnak. A KOTO mérte ezeknek a kaonoknak a szétesését egy semleges gyalogot tartalmazó végső csatornában, amely viszont egy "fel" kvarkból és egy "fel" antikarkból állt.
A KOTO kutatói négy eseményt mértek meg, amelyek során a kaonok szétzilálódtak egy semleges gyalogba és egy láthatatlan részecskébe, amelyet nem sikerült megmérni. Az ilyen jellegű várható események száma nulla volt; tehát a négy mért esemény a jelenlegi elméletben nem magyarázható.
Ebben az összefüggésben egy nemzetközi kutatócsoport nemrég publikált egy cikket a Physical Review Letters folyóiratban (PHYSICAL REVIEW LETTERS 124, 071801 (2020)), amelyben arra a következtetésre jutottak, hogy ez az eredmény csak azzal a feltételezéssel magyarázható, hogy a semleges gyaloggal együtt egy új láthatatlan részecske (valószínűleg sötét anyag), amelyet eddig senki sem volt képes megmérni; vagy éppen ellenkezőleg, ez egy teljesen új fizika, amelyet még nem értenek.
Nyilván van néhány kísérleti hiba megoldása is, ami téves eredményt adna. Éppen ezért a KOTO együttműködés kutatói arra készülnek, hogy egy új kísérletet hajtsanak végre, amelyben megerősítik (vagy sem) az előző eredményt.
Tehát a közeljövőben látni fogjuk, ha korszakos felfedezéssel állunk szemben, vagy éppen ellenkezőleg, a kísérleti berendezéssel vagy az adatelemzési módszerrel kapcsolatos problémákkal.
Cătălina Oana Curceanu, az elemi részecskefizika és a magfizika első kutatója, a Laboratori Nazionali di Frascati, az Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Róma, Olaszország) és a Scientia.ro munkatársa.
Ajánlásaink
Az elemi részecskefizika standard modellje kiválóan elmagyarázza, mi történik a "normális" anyaggal ...
A Facebook képviselői bejelentik, hogy megváltozik a Messengeren való csevegés módja ...