หากคุณคิดว่าการค้นพบควอนตัมใด ๆ จะต้องรอจนกว่า Large Hadron Collider (LHC) จะถูกเปิดอีกครั้งในปี 2009 คุณจะผิด ดูเหมือนว่าเครื่องเร่งอนุภาค Tevatron ที่ Fermilab ใน Batavia รัฐอิลลินอยส์ค้นพบ ...
…บางสิ่งบางอย่าง.
นักวิทยาศาสตร์ที่ Tevatron ลังเลที่จะทักทายผลลัพธ์ใหม่จาก Collider Detector ที่ Fermilab (CDF) ในฐานะ "การค้นพบใหม่" เพียงแค่พวกเขา ไม่ทราบ สิ่งที่ผลลัพธ์แนะนำ ในระหว่างการชนระหว่างโปรตอนและแอนตี้ - โปรตอน CDF กำลังตรวจสอบการสลายตัวของควาร์กก้นและควาร์กต่อต้านควาร์กในมิวออน อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ CDF ค้นพบสิ่งที่แปลก มากเกินไป มิวออนถูกสร้างโดยการชนและมิวออนนั้นถูก โผล่เข้ามามีชีวิตอยู่นอกท่อลำแสง…
Tevatron เปิดในปี 1983 และปัจจุบันเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลก มันเป็น collider เพียงตัวเดียวที่สามารถเร่งโปรตอนและแอนตี้ - โปรตอนให้เป็น 1 TeV พลังงาน แต่มันจะถูกแซงหน้าโดย LHC เมื่อมันเข้าสู่การทำงานในช่วงต้นปีหน้า เมื่อ LHC เข้าสู่สถานะออนไลน์เปลวไฟย่อยของอะตอมจะถูกส่งไปยังตัวเร่งยุโรปและ Tevatron จะเตรียมพร้อมสำหรับการรื้อถอนในปี 2010 แต่ก่อนที่สิ่งอำนวยความสะดวกอันทรงพลังนี้จะปิดตัวลง
ในการทดลองการชนกันของโปรตอนเมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ที่ใช้ CDF เริ่มเห็นสิ่งที่พวกเขาไม่สามารถอธิบายได้ด้วยความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์สมัยใหม่
การชนกันของอนุภาคเกิดขึ้นภายใน“ ท่อบีม” ขนาดกว้าง 1.5 ซม. ที่ทำให้ลำอนุภาคมีความสัมพันธ์กันและโฟกัสไปยังจุดที่การชนจะเกิดขึ้น หลังจากการชนกันสเปรย์ที่เกิดจากอนุภาคจะถูกตรวจพบโดยชั้นอิเล็กทรอนิกส์รอบ ๆ อย่างไรก็ตามทีม CDF ตรวจพบมิวออนที่สร้างขึ้นมากเกินไปหลังจากการชน นอกจากนี้มิวออนก็ถูกสร้างขึ้นอย่างลึกลับ ด้านนอก ท่อลำแสงที่ไม่มีร่องรอยการตรวจพบในชั้นในสุดของเครื่องตรวจจับ CDF
Jacobo Konigsberg โฆษกของ CDF มีความกระตือรือร้นที่จะเน้นว่าต้องทำการสอบสวนเพิ่มเติมก่อนจึงจะสามารถอธิบายได้ “เรายังไม่ได้อธิบายคำอธิบายเกี่ยวกับเรื่องนี้และฉันต้องการทำให้ชัดเจนมาก," เขาพูดว่า.
อย่างไรก็ตามนักทฤษฎีไม่ได้จองไว้และรู้สึกตื่นเต้นอย่างมากกับสิ่งนี้อาจหมายถึงรูปแบบมาตรฐานของอนุภาคย่อยของอะตอม หากการตรวจจับมิวออนส่วนเกินเหล่านี้พิสูจน์ได้ว่าถูกต้องอนุภาค "ไม่ทราบ" จะมีอายุการใช้งาน 20 picoseconds และมีความสามารถในการเคลื่อนที่ 1 ซม. ผ่านด้านข้างของท่อลำแสงจากนั้นสลายตัวเป็นมิวออน
Dan Hooper นักวิทยาศาสตร์ Fermilab อีกคนชี้ให้เห็นว่าถ้านี่เป็นอนุภาคที่ไม่รู้จักมาก่อนมันจะเป็นการค้นพบครั้งใหญ่ “หนึ่งเซ็นติเมตรเป็นวิธีที่ยาวนานสำหรับอนุภาคส่วนใหญ่ที่จะทำการก่อนที่จะสลายตัว” กล่าว “เร็วเกินไปที่จะพูดเกี่ยวกับเรื่องนี้ ที่ถูกกล่าวว่าหากปรากฎว่ามีอนุภาค 'ใหม่' มายาวนานมันจะเป็นเรื่องใหญ่มาก.”
Neal Weiner จากมหาวิทยาลัยนิวยอร์กเห็นด้วยกับฮูเปอร์ “หากสิ่งนี้ถูกต้องมันน่าตื่นเต้นอย่างไม่น่าเชื่อ," เขาพูดว่า. “มันอาจเป็นเครื่องบ่งชี้ทางฟิสิกส์ที่น่าสนใจยิ่งกว่าที่เราคาดเดาไว้ล่วงหน้า.”
เครื่องเร่งอนุภาคมีประวัติอันยาวนานในการสร้างผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดบางทีนี่อาจเป็นเครื่องบ่งชี้อนุภาคที่เคยถูกมองข้ามหรือน่าสนใจกว่านี้มาก่อน ไม่ได้ทำนาย. โดยธรรมชาติแล้วนักวิทยาศาสตร์นั้นสามารถระบุสสารมืดได้อย่างรวดเร็ว
Weiner กับเพื่อนร่วมงาน Nima Arkani-Hamed ได้สร้างแบบจำลองที่ทำนายการมีอยู่ของอนุภาคสสารมืดในจักรวาล ในทฤษฎีของพวกเขาอนุภาคสสารมืดนั้นมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันผ่านอนุภาคที่มีแรงกระทำซึ่งมีมวลประมาณ 1 GeV muons CDF ที่สร้างขึ้นนอกท่อคานได้รับการคำนวณเพื่อผลิตโดยอนุภาคผู้ปกครอง“ ไม่ทราบ” เนื้อที่มีมวลประมาณ 1 GeV
การเปรียบเทียบนั้นโดดเด่น แต่ Weiner ชี้ให้เห็นอย่างรวดเร็วว่าจำเป็นต้องมีการทำงานเพิ่มก่อนที่ผลลัพธ์ CDF จะสามารถเชื่อมโยงกับสสารมืดได้ “เราพยายามคิดออก," เขาพูดว่า. “แต่ฉันจะตื่นเต้นกับข้อมูล CDF ไม่ว่า.”
บางทีเราไม่ต้องรอ LHC, ฟิสิกส์ใหม่บางอย่างอาจถูกค้นพบก่อนที่ตัวเร่ง CERN ใหม่จะได้รับการซ่อมแซม ...
ที่มา: นักวิทยาศาสตร์ใหม่
