{"id":6831,"date":"2010-08-17T15:17:29","date_gmt":"2010-08-17T12:17:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=6831"},"modified":"2010-08-19T13:29:16","modified_gmt":"2010-08-19T10:29:16","slug":"dzero-anomaalia-jatkub-hiiglaslik-viga-uus-fuusika-voi-midagi-muud%c2%b7","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=6831","title":{"rendered":"DZero anomaalia j\u00e4tkub – hiiglaslik viga, uus f\u00fc\u00fcsika v\u00f5i midagi muud\u00b7?"},"content":{"rendered":"

D0 eksperimendi detektor t\u00e4heldab endiselt CP-rikkumist\u00b7! Anomaalsed tulemused ei kao kuhugi ning DZero t\u00f6\u00f6r\u00fchm eesotsas V. M. Abazoviga<\/strong> avaldas \u00fcheaegselt oma tulemused nii ajakirjas Phys. Rev. Letters<\/a> ja Phys. Rev. D<\/a>. Kas registreeritud k\u00f5rvalekalded t\u00e4hendavad t\u00f5epoolest laengu-paarsuse s\u00fcmmeetria (CP) rikkumist v\u00f5i on tegu vigase eksperimendiga? Paradigma ei ole veel oma otsust teinud, kuid kaalukauss hakkab kalduma “uue f\u00fc\u00fcsika” pooldajate poole.<\/em>

\"\"<\/a>

DZero detektor Fermilabi kiirendikompleksis. Foto: Fermilab<\/p><\/div><\/p>\n

Kaks aastat tagasi, 2008. aastal kinnitasid m\u00f5lemad Tevatroni kiirendi osakeste detektorite CDF ja DZero algsed tulemused, et B-mesonite s\u00fcsteemis on toimunud CP-rikkumine. P\u00e4rast p\u00f5hjalikku anal\u00fc\u00fcsi ning neli korda suurema andmetehulga kogumist leidis CDF eksperimendi t\u00f6\u00f6r\u00fchm aga algses anal\u00fc\u00fcsis ebak\u00f5la. Uute m\u00f5\u00f5tmiste kohaselt oli CP-rikkumise parameeter standardmudelile tunduvalt l\u00e4hemal, kui esmalt arvati. Seega polnud ka vaja tekkinud tavalise aine ja antiaine erineva hulga seletamiseks “uut l\u00e4henemisviisi” otsida.
\n
\nAs\u00fcmmeetria ei kadunud aga t\u00e4ielikult. Selle aasta mais<\/a> avaldas DZero-eksperimendi kollektiiv oma kaheksa aastat kogutud andmete p\u00f5hjal tehtud uurimuse, mis ei klappinud taas CDF-i tulemustega. DZero tulemuste p\u00f5hjal tekkis prootoni -ja antiprootoni vahel toimunud kokkup\u00f5rke tagaj\u00e4rjel harilikku ainet 1\u00b7% v\u00f5rra rohkem kui antiainet. <\/p>\n

Osakestef\u00fc\u00fcsikute kogukonnal oli t\u00e4ielik \u00f5igus uurimuse suhtes skeptiline olla. V\u00e4ga t\u00f5en\u00e4oliselt on DZero t\u00f5esti j\u00f5udmas oma eluea l\u00f5ppu. Enne k\u00f5mu v\u00f5is julgelt m\u00f5elda, et valdava enamiku arvates polnud DZero-l enam midagi uut pakkuda. Tegu oli lihtsalt korraliku m\u00f5\u00f5teseadmega, mis oli andnud meile parima W-bosoni massihinnangu. <\/p>\n

Nagu paljud t\u00f6\u00f6r\u00fchmad, kelle rahastamine hakkab l\u00f5ppema, tegi DZero kollektiiv elevust p\u00f5hjustava avalduse. Eksperimendi kohaselt leidis aset laengu-paarsus s\u00fcmmeetria rikkumine, mis oli 3,2 standardh\u00e4lvet suurem, kui standardmudeli poolt ennustatu. Neile langenud rambivalguse vaimus hakati r\u00e4\u00e4kima finantseeringute t\u00f5stmisest ning eksperimendi j\u00e4tkuvast t\u00f6\u00f6s hoidmisest.

\"\"<\/a>

Selle aasta mais avaldatud DZero kollektiivi poolt avaldatud graafik n\u00e4itab m\u00e4rgatavat tavalise -ja antiaine ebas\u00fcmmeetriat. Graafika: DZero collobration<\/p><\/div>
\n
\nVaevalt kaks p\u00e4eva p\u00e4rast<\/a> tulemuste avaldamist tegi CDF-i kollektiiv oma tulemustega DZero t\u00e4histamisele kiire l\u00f5pu. Turinis toimunud osakestef\u00fc\u00fcsika konverentsil nentis CDF-i eksperimendi eestk\u00f5neleja Gavril Girgiu,<\/strong> et nemad pole samade mesonite lagunemise anal\u00fc\u00fcsimisel t\u00e4heldanud mitte mingisugust anomaaliat. Kaks korda suuremat andmehulka – 5,2 femtobari jagu – uurides said nad standardmudelist k\u00f5rvalekaldeks ainult 0,8 standardh\u00e4lvet.<\/p>\n

Tekkinud elevus ei surnud aga viisil nagu CDF oleks lootnud ja oodanud. Pariisi osakestef\u00fc\u00fcsika konverentsile <\/a> naasis DZero t\u00f6\u00f6r\u00fchm samuti kaks korda suurema anal\u00fc\u00fcsitud andmetehulgaga. Ning nagu varem, n\u00e4gi DZero kollektiiv seal endiselt t\u00e4pselt samasugust standardmudeliga ja CDF-iga mittekoosk\u00f5las olevat tulemust. Kollektiivile v\u00f5is see olla masendust tekitav, ent see v\u00f5ib t\u00f5epoolest kinnitada vajadust “uue f\u00fc\u00fcsika” j\u00e4rele. Ning lootus sellise v\u00f5imaluse ilmnemisest on visa kaduma.<\/p>\n

Nimelt on CP-rikkumine \u00fcks kolmest “Sakharovi tingimusest,” mis on vajalikud selgitamaks, miks valitseb t\u00e4nap\u00e4evases universumis bar\u00fconite as\u00fcmmeetria ehk miks on nii palju tavalist ainet, kuid v\u00e4ga v\u00e4he antiainet. Kuigi CP-rikkumist on p\u00e4rast selle \u00fcllatavat deb\u00fc\u00fcti 1964. aastal kunstlikult mitmel eri viisil tekitatud, on k\u00f5ik praegused vaatlused koosk\u00f5las selge standardmudelis peituva p\u00f5hjusega. Eksperdid on p\u00e4rast p\u00f5hjaliku kaalutlemist aga leidnud, et CP-rikkumisest ei piisa tavalise aine \u00fclek\u00fclluse selgitamiseks. See omakorda on viinud aga k\u00f5rgete energiate f\u00fc\u00fcsikud selle uue p\u00f5hjuse otsinguile.<\/p>\n

CP-rikkumist vaadeldi esimest korda neutraalsete strange<\/em> kvarki sisaldavate kaoonite omavahelises n\u00f5rgas vastastikm\u00f5jus 1964. aastal. Teine s\u00fcsteem, kus selline rikkumine aset leiab, avastati alles 2001. aastal. Abazovi t\u00f6\u00f6r\u00fchma t\u00e4heldatud dim\u00fc\u00fconite as\u00fcmmeetriat usutakse tekkivat samasuguse protsessi k\u00e4igus. Ent k\u00fcsimus ei ole ainult efekti olemasolus, vaid selle ebaloomulikus suuruses.

\"\"<\/a>

Feynmani diagramm Tevatroni kiirendis toimuvatest kokkup\u00f5rgetest. Foto: Fermilab<\/p><\/div><\/p>\n

Uutes DZero tulemustes oluline CP-rikkumine h\u00f5lmab endas Bs0-mesoni (s-kvargiga seotud b’ kvargi) muutumist anti-Bs0-mesoniks (b-kvargiga seotud s’-kvargiks) ehk leiab aset ostsillatsiooniprotsess. Analoogsed protsessid leiavad aset Bd0 (b’d, kus d m\u00e4rgib down<\/em> kvarki) mesoni puhul. See t\u00e4hendab \u00fcldiselt seda, et osakese tekkimise ja lagunemise vahepeal saab osake muutuda iseenda antiosakeseks. Ent B0 mesonite aine-antiaine v\u00f5nked ei t\u00e4henda automaatselt seda, et CP-s\u00fcmmeetria on rikutud. Viimane ilmneb ainult siis, kui B0 mesoneid muutub B0′ mesoniteks erinevas koguses kui vastupidise protsessi puhul.<\/p>\n

\u00dcks viis selliste v\u00f5nkumiste as\u00fcmmeetria vaatlemiseks on vaadelda mesonite lagunemisprotsesse, kus tekivad leptonid nagu elektronid v\u00f5i m\u00fc\u00fconid (\u03bc). On teada, et b’ kvarkide lagunemisel tekivad ainult \u03bc- leptonid, mil b-st saavad tekkida ainult \u03bc+ t\u00fc\u00fcpi leptonid. Prootoni ja antiprootoni (pp’) kokkup\u00f5rkes tekib b ja b’ kvarkide paat, mis v\u00f5ib moodustada B0B0′ paari, kuid mitte kunagi B0B0 ega B0’B0′ paari. Seega n\u00e4hes kahte sama laenguga m\u00fc\u00fconit, on selge, et enne lagunemist on ilmnenud ostsillatsioon. Huvi pakkuv as\u00fcmeetria on siis lihtsalt [N(\u03bc+\u03bc+) \u2212 N(\u03bc-\u03bc-)]\/[N(\u03bc+\u03bc+)+N(\u03bc-\u03bc-)].<\/p>\n

DZero detektor on tuntud oma suurep\u00e4raste m\u00fc\u00fconite avastamise v\u00f5imete poolest ning autorid keskenduvad oma anal\u00fc\u00fcsides ainult sellele leptonile. Kahjuks on andmete hulgas lisaks kunstlikult esile kutsutud B-lagunemistele ka taustprotsessides tekkivad m\u00fc\u00fconid. Andmetele v\u00f5rdsetes kogustes \u03bc+\u03bc+ ja \u03bc-\u03bc- t\u00fc\u00fcpi m\u00fc\u00fconite lisamisel on as\u00fcmmeetriat hajutav ning seega ka v\u00e4hendav m\u00f5ju. <\/p>\n

Veelgi hullem on, et \u00fcmbritseva keskkonna m\u00fc\u00fconitel v\u00f5ib olla oma CP-as\u00fcmmeetria. Ent nimetatud as\u00fcmmeetria on keskkonna CP-rikkumise mitte huvi pakkuv vorm, kuna detektor on tehtud ainest, mitte antiainest. Seega ongi m\u00f5\u00f5tmiste juures k\u00f5ige t\u00e4htsam s\u00fcsteemsete m\u00e4\u00e4ramatuste eemaldamine. B-lagunemiste dim\u00fc\u00fconite as\u00fcmmeetrial endal on aga tugev teoreetiline p\u00f5hjendus. Ning t\u00f6\u00f6r\u00fchma t\u00f6\u00f6tlemata m\u00e4\u00e4ramatus j\u00e4\u00e4ks standardmudeli poolt lubatava m\u00e4\u00e4ramatuse piiridesse. Kuid Abazovil ning nende kolleegidel on veel \u00fcks trikk varrukast v\u00f5tta.<\/p>\n

B-mesonites esinevate CP-rikkumiste t\u00f5ttu peaks \u00fcksikm\u00fc\u00fconite vahel esinema ka laengute as\u00fcmmeetria. V\u00f5rreldes seda dileptonite as\u00fcmmeetriaga on \u00fcksikleptonite puhul as\u00fcmmeetria veelgi laialivalguvam ning s\u00fcstemaatiliste keskkonna m\u00f5jude suhtes veelgi tundlikum. P\u00f5hiline teadaolev argument on, et detektori poolt p\u00f5hjustatav m\u00e4\u00e4ramatus on korrelatsioonis dim\u00fcoonite ja \u00fcksikm\u00fc\u00fconite as\u00fcmmeetriaga. Seega m\u00e4\u00e4rasid t\u00f6\u00f6 autorid kahe t\u00f6\u00f6tlemata as\u00fcmmeeria lineaarkombinatsiooni, mis muutis s\u00fcstemaatilise nihke nullil\u00e4hedaseks ning suurendas huvi\u00e4ratavate B-f\u00fc\u00fcsika efektide osakaalu. Tulemusena saadigi standardmudeli poolt ennustatavast 3,2 standardh\u00e4lbe suurune erinevus.<\/p>\n

Abazovi t\u00f6\u00f6r\u00fchmale ei ole midagi ette heita. Selle poolt kasutatavad meetodid on mitmest erinevast allikast \u00fcle kontrollitud ning uurimusesiseselt on tehtud lisaks mitmeid j\u00e4rjepidevuse kontrolle, mis k\u00f5ik l\u00f5ppkokkuv\u00f5ttes toetavad erinevaid anal\u00fc\u00fcsi osi. Samuti ei saa eitada, et anal\u00fc\u00fcs on keeruline ning selle v\u00e4\u00e4rtustamiseks tuleb sellega p\u00f5hjalikult tutvuda. Erinevate s\u00fcsteemsete m\u00e4\u00e4ramatuste hindamine on endiselt aga osaliselt omamoodi kunstivorm, mille tulemused v\u00f5ivad s\u00f5ltuda mitmetest l\u00e4hteandmetest ja eeldustest.<\/p>\n

Teadlaste kogukond ei ignoreeri DZero tulemusi poolt kohe kindlasti, kuna inimestele meeldivad v\u00f5imalused, mida anomaaliad pakuvad. Teoreetilise f\u00fc\u00fcsikaga tegelevatelt f\u00fc\u00fcsikutelt ilmub igal aastal tuhandeid k\u00e4sikirju, mis v\u00f5iksid CP-rikkumist seletada. Kuid on t\u00e4htis sensatsiooni k\u00fctkesse mitte langeda. Endiselt r\u00e4\u00e4gitakse palju v\u00f5imalusest, et tegu on s\u00fcstemaatilise veaga. Ning see on oluline, isegi kui see ja erinevus CDF-i anal\u00fc\u00fcsist ei pruugi DZero t\u00f6\u00f6r\u00fchmale k\u00f5ige julgustavamalt m\u00f5juda.<\/p>\n

Ning seni kuni CDF-i tulemused teadatuntud standardmudeli f\u00fc\u00fcsikaga klapivad, tuleb seda t\u00f5sisemalt v\u00f5tta kui midagi, mis sellega ei \u00fchti. Alles juhul, kui CDF teeb sarnaste andmete p\u00f5hjal uue anal\u00fc\u00fcsi, mis erineb standardmudelist, on \u00f5ige aeg \u00f6elda, et oleme uue f\u00fc\u00fcsika avastanud. Tulevikus v\u00f5tavad DZero ja CDF t\u00f6\u00f6j\u00e4rje \u00fcle ATLAS ja CMS ning lisaks sellele on \u00fcks Suure Hadronite P\u00f5rguti detektoritest m\u00f5eldud just spetsiaalselt raskeid kvarke sisaldavate osakeste avastamiseks. Seega, kui standardmudelile t\u00e4iendus sealt suunast tuleb, see ka avastatakse. Edasise t\u00f6\u00f6 ainult DZero tulemustele rajamine oleks aga tulutu spekulatsioon <\/p>\n

L\u00e4hiajal ei n\u00e4e me DZero tulemuste suhtes \u00fcldist konsensust enne, kui CDF ja DZero suudavad oma tulemustes kokkuleppele j\u00f5uda. Kuid isegi juhul, kui mustad rongad siniseks ei muutu, j\u00e4\u00e4b Tevatroni kiirendis tehtav uurimist\u00f6\u00f6 empiirilisele teadusemeetodile sobilikuks monumendiks.<\/p>\n

Autorid: Sarah C. Kavassalis ja Jaan-Juhan Oidermaa<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

D0 eksperimendi detektor t\u00e4heldab endiselt CP-rikkumist\u00b7! Anomaalsed tulemused ei kao kuhugi ning DZero t\u00f6\u00f6r\u00fchm eesotsas V. M. Abazoviga avaldas \u00fcheaegselt oma tulemused nii ajakirjas Phys. Rev. Letters ja Phys. Rev. D. Kas registreeritud k\u00f5rvalekalded t\u00e4hendavad t\u00f5epoolest laengu-paarsuse s\u00fcmmeetria (CP) rikkumist v\u00f5i on tegu vigase eksperimendiga? Paradigma ei ole veel oma otsust teinud, kuid kaalukauss hakkab […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[32,35,16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-6831","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-arvamus","7":"category-arvamus-ja-inimesed","8":"category-teadusuudis","9":"entry","10":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6831","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6831"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6831\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6831"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=6831"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=6831"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}