La CERN, o echipă de cercetători tocmai a pus mâna pe ceva ce nu fusese văzut niciodată până acum. Este vorba despre o versiune „încălzită” a unei particule rare, iar măsurarea exactă a caracteristicilor ei ar putea zgudui ușor ceea ce știm despre forța care ține universul laolaltă.
Diferența față de calculele cele mai precise este infimă, dar reală. Și, în lumea fizicii, astfel de abateri minuscule sunt exact genul de fisură prin care, uneori, pătrund descoperiri care rescriu legile naturii.
Pentru a înțelege de ce această observație contează, trebuie să ne uităm la cea mai puternică și mai puțin înțeleasă forță din natură: interacțiunea tare. Ea este liantul care ține quarcurile captive în interiorul protonilor și neutronilor și care, la rândul ei, menține nucleele atomice intacte.
O cunoaștem suficient de bine pentru a face predicții, dar detaliile ei fine rămân un teren de joacă pentru experimente extreme.
Provocarea tehnică a observării particulelor exotice
Fizicienii nu pot studia această forță în profunzime folosind materia obișnuită. Au nevoie de particule exotice, combinații instabile de quarci grei și rari care apar doar pentru o fracțiune de secundă în inima acceleratoarelor precum Large Hadron Collider.
Unul dintre cele mai prețioase laboratoare de acest fel este mezonul Bc+. Acesta este un duet format dintr-un quarc de farmec și un antiquarc de fund, două dintre cele mai masive piese din jocul particulelor elementare.
Observația anunțată de colaborarea ATLAS nu se referă la acest mezon în forma sa obișnuită, ci la o stare excitată, notată Bc*+. Gândiți-vă la ea ca la o versiune a particulei care a primit un „boost” suplimentar de energie.
Ce îi interesează pe cercetători este diferența de masă dintre această stare excitată și starea fundamentală. Această diferență, de aproximativ 28 de ori masa unui quarc ușor, este o oglindă directă a modului în care interacțiunea tare leagă acești doi quarci masivi în condiții extreme.
Problema este că această oglindă este aproape imposibil de privit direct. Bc*+ se dezintegrează aproape instantaneu, într-un mezon Bc+ și un foton cu energie prea scăzută pentru a fi prins de detectoarele ATLAS. Pentru a-l vedea, cercetătorii au trebuit să urmărească un lanț de evenimente.
Fotonul respectiv se poate transforma într-o pereche electron-pozitron, care poate fi detectată. Apoi, mezonul Bc+ rezultat este la rândul său instabil și se dezintegrează. Aici intervine partea cu adevărat dificilă. Mezonul se descompune într-un muon, doi antimuoni și un neutrin.
Neutrinul este o particulă fantomă care străbate materia aproape fără urmă. În mod normal, fizicienii evită astfel de dezintegrări, pentru că este aproape imposibil să reconstruiești ce s-a întâmplat. Dar, în acest caz, varianta cu neutrin este de douăzeci de ori mai frecventă decât orice altă cale.
Pur și simplu, nu putea fi ignorată. Echipa a fost nevoită să accepte provocarea metodologică de a reconstitui această dezintegrare aproape invizibilă.
Fisura care ar putea rescrie fizica
Rezultatul final se potrivește cu predicțiile generale ale teoriei. Însă, atunci când cercetătorii au comparat măsurarea cu cele mai sofisticate și precise calcule existente, a apărut un decalaj. Nu este o prăpastie care să anunțe o revoluție imediată.
Este mai degrabă o fisură pe care oamenii de știință o vor urmări în continuare, în speranța că datele viitoare fie o vor estompa, fie o vor transforma într-un semn clar că interacțiunea tare se comportă diferit decât ne imaginăm.
Până una alta, studiul a fost trimis spre publicare în Physical Review Letters și poate fi consultat pe ArXiv.
