CERN: Ανακαλύφθηκε νέα δύναμη της Φύσης;

 

Φωτισμένη η σφαίρα του Ευρωπαϊκού Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) στη Γενεύη

Τις «πύλες» για την αποκρυπτογράφηση ενός κρυμμένου μυστικού του Σύμπαντος ενδέχεται να «άνοιξαν» οι επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών (CERN), ανιχνεύοντας προς έκπληξή τους μία ασυνήθιστη αντίδραση που θα μπορούσε να ισοδυναμεί με την πρώτη ένδειξη μίας άγνωστης δύναμης της φύσης -και να «διορθώνει» το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμογονίας, την κυρίαρχη έως σήμερα θεωρία για τα δομικά στοιχεία της ύλης.

Μία εκ των τεσσάρων βασικών ερευνητικών ομάδων που «τρέχει» τα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (Large Hadron Collider) ήλθε μπροστά στο αναπάντεχο εύρημα, αναλύοντας δεδομένα που συνελέγησαν επί μία δεκαετία αναφορικά με τον τρόπο κατά τον οποίο τα ασταθή σωματίδια μεσόνια Β, που δημιουργήθηκαν στιγμιαία στο γιγαντιαίο μηχάνημα, αποσυντέθηκαν σε πιο «οικεία ύλη», όπως τα ηλεκτρόνια.

Το μαθηματικό πλαίσιο που περιβάλλει την επιστημονική κατανόηση για τον υποατομικό κόσμο, το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων, ορίζει ότι τα σωματίδια πρέπει να διασπώνται σε συστατικά που περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια με τον ίδιο ακριβώς ρυθμό που διασπώνται σε συστατικά που περιλαμβάνουν τον βαρύτερο «ξάδελφο» του ηλεκτρονίου, ένα σωματίδιο που ονομάζεται μιόνιο.

Ωστόσο, όπως σημειώνει η βρετανική εφημερίδα The Guardian, τα ερευνητικά ευρήματα που δημοσίευσε το CERN καταδεικνύουν ότι κάτι περίεργο συμβαίνει...

Τα μεσόνια Β δεν αποσυντίθενται με τον τρόπο που ορίζει το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model): Αντί να παράγουν ηλεκτρόνια και μιόνια με τον ίδιο ρυθμό, η φύση φαίνεται να ευνοεί τα ηλεκτρόνια.

«Θα περιμέναμε αυτό το σωματίδιο να αποσυντεθεί στην τελική κατάσταση που περιέχει ηλεκτρόνια και την τελική κατάσταση που περιέχει μιόνια με τον ίδιο ρυθμό μεταξύ τους» δηλώνει ο καθηγητής Κρις Παρκς, πειραματικός φυσικός σωματιδίων στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ και εκπρόσωπος της ερευνητικής ομάδας LHCb.

«Έχουμε μπροστά μας μία πολύ ενδιαφέρουσα ένδειξη ότι ίσως αυτές οι δύο διαδικασίες δεν συμβαίνουν ταυτόχρονα» αναφέρει για να αποσαφηνίσει, όμως, πως δεν πρόκειται για βεβαιότητα.

«Εάν τελικά, μέσω περαιτέρω ανάλυσης, κατορθώσουμε να το επιβεβαιώσουμε, τότε αυτό θα ήταν κάτι φοβερά συναρπαστικό. Θα σήμαινε ότι 'κάτι δεν πάει καλά' με το Καθιερωμένο Μοντέλο και ότι χρειαζόμαστε κάτι επιπλέον στη θεμελιώδη θεωρία μας για τη σωματιδιακή φυσική προκειμένου να εξηγήσουμε πώς μπορεί να συμβαίνει αυτό» επισημαίνει ο Κρις Παρκς -κάνοντας λόγο αυτή τη στιγμή για «συγκρατημένο ενθουσιασμό».

«Θα έλεγα ότι υπάρχει προσεκτικός ενθουσιασμός. Είμαστε ενθουσιασμένοι όχι μόνο γιατί αυτό το αποτέλεσμα είναι αρκετά σημαντικό, αλλά διότι ταιριάζει και με το πρότυπο ορισμένων προηγούμενων αποτελεσμάτων από το LHCb και άλλων πειραμάτων παγκοσμίως» διευκρινίζει.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο, θεωρία-ορόσημο του 20ού αιώνα, περιγράφει τα δομικά συστατικά της ύλης και τις δυνάμεις που «κυβερνούν» τον υποατομικό κόσμο. Η σημερινή τού σύνθεση ολοκληρώθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1970 μετά από πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης των κουάρκ. Η θεωρία ορίζει πώς τα κουάρκ, στοιχειώδη σωματίδια, σχηματίζουν πρωτόνια και νετρόνια και πώς αυτά, συνήθως σε συνδυασμό, με τα ηλεκτρονία συγκροτούν τη γνωστή ύλη.

Το Πρότυπο εξηγεί επίσης τις τρεις εκ των τεσσάρων θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων (δυνάμεων) στη φύση: Ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή πυρηνική.

Όμως δεν περιγράφει τα πάντα. Δεν εξηγεί την τέταρτη δύναμη, τη βαρύτητα, και ίσως το πιο εντυπωσιακό είναι πως δεν λέει τίποτα για το 95% του Σύμπαντος που οι φυσικοί πιστεύουν ότι δεν αποτελείται από κανονική ύλη, αλλά από σκοτεινή ενέργεια, μία δύναμη που φαίνεται να «οδηγεί» την επέκταση του Σύμπαντος, και τη σκοτεινή ύλη, μία μυστηριώδη ουσία που συγκρατεί την ύλη του Σύμπαντος σαν ένας αόρατος σκελετός.

Ο Μπεν Άλανακ, καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, συμφωνεί πως εάν συνδυαστεί και με άλλα ευρήματα, η τελευταία ανακάλυψη στο CERN μπορεί να αποδειχτεί συναρπαστική. «Πραγματικά πιστεύω πως 'έχουμε κάτι εδώ'» αναφέρει.

Εάν τα αποτελέσματα αποδειχθούν ακριβή, θα μπορούσε να εξηγηθεί από τα μέχρι τώρα υποθετικά σωματίδια που φέρουν το όνομα λεπτοκουάρκ, τα οποία ασκούν νέες δυνάμεις σε άλλα σωματίδια.

«Θα μπορούσε να υπάρχει μία νέα κβαντική δύναμη που κάνει τα μεσόνια Β να διασπώνται σε μιόνια με διαφορετικό ρυθμό. Τα 'κολλάει' μαζί και τα εμποδίζει να αποσυντίθενται σε μιόνια με τον ρυθμό που θα περιμέναμε. Αυτή η δύναμη θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση του περίεργου μοτίβου των μαζών των διαφόρων σωματιδίων της ύλης» λέει ο Μπεν Άλανακ.

Τα μεσόνια Β περιέχουν στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται «κουάρκ ομορφιάς», γνωστά επίσης ως «χαμηλά κουάρκ».

Οι επιστήμονες πρόκειται να συλλέξουν περισσότερα δεδομένα από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων και άλλα πειράματα που λαμβάνουν χώρα παγκοσμίως, όπως το Belle II στην Ιαπωνία, με την ελπίδα να επιβεβαιώσουν τι συμβαίνει.