Σπάνια διάσπαση σωματιδίων στον επιταχυντή του CERN

Λίγες μέρες μετά την επαναλειτουργία του LHC ολοκληρώθηκαν τα αποτελέσματα παλαιότερης έρευνας

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  14/05/2015 11:34

Μια σπάνια διάσπαση σωματιδίων έλαβε χώρα στον LHC

Για πρώτη φορά οι επιστήμονες του CERN, μεταξύ των οποίων και Έλληνες φυσικοί, «είδαν» μια υπερβολικά σπάνια διάσπαση σωματιδίου, η οποία ποτέ δεν είχε παρατηρηθεί πειραματικά μέχρι σήμερα. Συγκεκριμένα, σε δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Nature», οι ερευνητικές ομάδες των πειραμάτων CMS και LHCb περιγράφουν την πρώτη παρατήρηση της εξαιρετικά σπάνιας διάσπασης του σωματιδίου B0s σε δύο μιόνια. Η μελέτη αφορά δεδομένα που συλλέχθηκαν πριν σταματήσει την λειτουργία του ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) για αναβάθμιση η οποία ολοκληρώθηκε και ο επιταχυντής βρίσκεται εδώ και λίγες εβδομάδες εκ νέου σε λειτουργία. 
Η διεργασία
Το λεγόμενο «Καθιερωμένο Πρότυπο» (η καλύτερη έως τώρα φυσική θεωρία που περιγράφει τα δομικά συστατικά της ύλης και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις - πλην της βαρυτικής) προβλέπει ότι αυτή η σπάνια υποατομική διεργασία συμβαίνει με συχνότητα τέσσερις φορές στο δισεκατομμύριο και γι' αυτό δεν είχε καταγραφεί ποτέ πριν. Τέτοιες διασπάσεις μάλιστα θα μπορούσαν να ανοίξουν ένα παράθυρο σε θεωρίες πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο, όπως η υπερσυμμετρία.
Η επιστημονική ανακοίνωση βασίστηκε στην ανάλυση δεδομένων που συλλέχθηκαν από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) μεταξύ 2011 και 2012. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι τα πειραματικά δεδομένα ενδεχομένως υποδεικνύουν και μια δεύτερη, ακόμη σπανιότερη, διάσπαση,  του B0 (‘ξαδέλφου' του B0s) σε δύο μιόνια.
Τα B0s και B0 είναι μεσόνια, δηλαδή μη στοιχειώδη ασταθή υποατομικά σωματίδια, που αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα αντι-κουάρκ, τα οποία συγκρατούνται μαζί μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Τέτοια σωματίδια παράγονται μόνο σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας στο εσωτερικό των επιταχυντών ή στη φύση, για παράδειγμα κατά την αλληλεπίδραση των κοσμικών ακτίνων.
«Αποτελεί μαρτυρία της εξαιρετικής λειτουργίας του LHC και της ευαισθησίας των πειραμάτων μας, το γεγονός ότι μπορέσαμε επιτέλους να παρατηρήσουμε αυτή την εξαιρετικά σπάνια, όσο και σημαντική διάσπαση», ανέφερε ο εκπρόσωπος του LHCb Γκάι Ουίλκινσον.
«Η έρευνα για τον εντοπισμό νέων σωματιδίων και η μελέτη σπάνιων διασπάσεων είναι συμπληρωματικές στρατηγικές για την ανακάλυψη μιας νέας Φυσικής. Η ακρίβεια με την οποία τα πειράματά μας μπορούν να παρατηρήσουν αυτές τις διασπάσεις-κλειδιά και να μετρήσουν τον ρυθμό τους, θα βελτιώνεται συνεχώς, θέτοντας επομένως όρια στην επέκταση του Καθιερωμένου Προτύπου», ανέφερε ο εκπρόσωπος του CMS Τιζιάνο Καμπορέζι.
Η μέτρηση
Τα δεδομένα που θα συλλεχθούν μελλοντικά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του LHC, αναμένεται να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο την ακρίβεια της μέτρησης του B0s και θα καθορίσουν αν οι υποψίες για την σχετική διάσπαση του B0 τελικά επιβεβαιωθούν.
Καθώς ο επιταχυντής του CERN τέθηκε ξανά σε λειτουργία πρόσφατα, χιλιάδες φυσικοί έχουν επιδοθεί στην αναζήτηση στοιχείων που θα συνηγορούν για την ύπαρξη μιας νέας Φυσικής η οποία θα μπορούσε να εξηγήσει μερικά από τα μεγαλύτερα επιστημονικά αινίγματα, όπως αυτό της φύσης της σκοτεινής ύλης.

ΑΝΑΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΑΠΟ ΤΟ ΒΗΜΑ 15/5/2015