Euroopa Tuumauuringute Keskuse CERN uusim avastus seab kahtluse alla fermionide ja bosonite supersümmeetria teooria. Avastuseni jõudis LHCb VErtex LOcator (VELO) detektori töörühm.
25. juuli hommikul teatas Liverpooli Ülikooli professor Tara Shears, et on koos töörühmaga kiirendi andmevoost tuvastanud haruldase Bs mesoni lagunemise. Uudist kajastas ka CERN-i avalik veebileht (loe siit). “Saime osakeste standardmudelile järjekordse kinnituse,“ ütles Shears.
Standardmudeli osakesed vasakul ning nende supersümmeetrilised kaaslased paremal. Allikas: Scienceblogs.com
VELO ränidetektor asub LHCb (Large Hadron Collider beauty) eksperimendi südames, prootonkiirest vaid 7 mm kaugusel. VELO 42 alammooduliga detektor valmistati Liverpooli Ülikoolis Inglismaal.
Bs mesoni lagunemise müüonpaariks tuvastas LHCb juba eelmisel sügisel. Nüüd sai aga mullune tulemus LHCb ja CMS (Compact Muon Solenoid) korduskatsega kinnitust. Avastusel on kaugeleulatuvad mõjud. Eelkõige annab see löögi nendele, kes usuvad innukalt supersümmeetria teooriasse. Teisalt tähendab ühe teooria murenemine, et loodust peab kirjeldama teine, parem mudel.
Praegune füüsika kirjeldab Universumi koguainest ning energiast ainult 5%. Oletatav tumeaine moodustab teadmatust hulgast omakorda 25%. Arvatakse, et tumeaine koosneb supersümmeetrilistest osakestest.
„Avastus on muserdav,“ ütles Liverpooli Ülikooli Füüsikaosakonna professor Shears. „Tõdeme nüüd, et supersümmeetria teooria ei ole täiuslik. Andmetest leitud üliharuldane lagunemisahel annab samas viiteid füüsikast, mis võiks teadmistelünki täita. Supersümmeetriale ei ole senini katselist kinnitust. Samas ei saa teooriat täielikult välistada, sest sel on mitmeid eriversioone. Ent neistki oleme hulgi populaarsemaid variante välistanud. Teame, et tuleb leida uus füüsika, mis on aga seniarvatust oluliselt veidram.“
Osakeste standardmudel ennustab, et LHCb ja CMS eksperimentides jälgitud mesonlagunemine on üliharuldane sündmus, mis toimub vaid kolmel põrkel miljardist. Oleks supersümmeetria õige, peaks lagunemine olema oluliselt tõenäolisem või üldse mitte toimuma.
LHC-s toimub sekundis sadu miljoneid põrkeid, millest tekib sadu uusi osakesi. Automaatfiltrid läbinud andmed salvestatakse digitaalselt. Võibki öelda, et CERN-i füüsikute töö seisneb suuresti hoolsas andmetuhlamises. Bs müüonlagunemise jälil traaliti läbi kahe aasta andmestik, millesse talletatud triljoneid põrkeid.
„Bs mesoni lagunemise signaal on väga nõrk. Selle pärast VELO detektor prootonkiirele nii lähedal ongi. Nõrga signaali otsimine väisab uskumatult suuri andmehulkasid ning vajab ränka tööd. Lisaks on vaja väga täpset mõõteaparaati. Selle töö teeb VELO ränidetektor, mille Liverpooli füüsikud välja mõtlesid ning hiljem ehitasid,“ lisas Shears.
„VELO detektor tuvastab vahemaid, mille pikkus on vaid murdosa juuksekarva paksusest. Halvema täpsusega me Bs mesonile omast lennutrajektoori ei tuvastaks.“
Vaid LHCb ning CMS andmetest avastuse kinnitamiseks ei piisanud. Ent kui andmed said statistiliselt viie sigma täpsusega paika, oli avastus kindel.
Tegemist ei ole siiski supersümmeetria teooria lõpuga, sest nagu mainitud, on sel arvukalt versioone. Nii on alati võimalik valida mõni teooriakild, mis andmetega klapib. Samas tuleb arvestada, et vastavastatud Higgsi bosoni mass on supersümmeetria teooria ennusatust oluliselt suurem. Seega võib tulemuste sobitamine teooriasõlmedesse kaotada supersümmeetria algse idee, milleks on füüsikalise looduse kirjeldamine.
„Kasutasime mõõtmisteks kogu meile antud LHC andmestikku. CMS eksperiment sooritas lisaks täiesti eraldi mõõtmised ning sai sama tulemuse. Kattuvus on hämmastav,“ lõpetas Shears.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply