Μετρήσεις του CERN δείχνουν να κλονίζουν την ερμηνεία της φυσικής για τον κόσμο

Το Καθιερωμένο Πρότυπο, δηλαδή την καλύτερα εδραιωμένη ως σήμερα φυσική θεωρία για τα «συστατικά» του κόσμου και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, φαίνεται να αψηφά μία κατηγορία υποατομικών σωματιδίων που μελετώνται πειραματικά στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN.

Με βάση την επεξεργασία μετρήσεων από τον επιταχυντή, μία ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε  ισχυρές ενδείξεις ότι τα συγκεκριμένα σωματίδια, που ονομάζονται λεπτόνια, παραβιάζουν το Καθιερωμένο Πρότυπο. Ένα αποτέλεσμα που, αν επαληθευτεί, θα ανοίξει τον δρόμο για να προταθούν νέες φυσικά μοντέλα που θα το εξηγούν, είτε προσαρμόζοντας το Καθιερωμένο Πρότυπο είτε διατυπώνοντας εντελώς καινούριες θεωρίες.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι η πιο επιτυχημένη ερμηνεία της φυσικής για ό,τι μας περιβάλλει, καθώς περιλαμβάνει τα στοιχειώδη σωματίδια που γνωρίζουμε έως σήμερα πως συγκροτούν την ύλη και την ακτινοβολία, όπως και τις τρεις από τις τέσσερις δυνάμεις. Ωστόσο, παρά τα πειράματα που μέχρι σήμερα έχουν επιβεβαιώσει την ισχύ του, είναι δεδομένο πως κάθε άλλο αποτελεί την τελεσίδικη εικόνα της επιστήμης για τη φύση.

Κι αυτό όχι μόνο γιατί δεν περιγράφει τη βαρύτητα, αλλά και επειδή δεν δίνει απαντήσεις σε σημαντικά κοσμικά και κοσμολογικά μυστήρια, όπως για παράδειγμα την ασυμμετρία της ύλης με την αντιύλη στα πρώτα στάδια «γέννησης» του σύμπαντος, χάρις στην οποία δημιουργήθηκε ο κόσμος όπως τον παρατηρούμε σήμερα. Έτσι, πειράματα όπως οι συγκρούσεις στους επιταχυντές έχουν στόχο να φέρουν στο φως νέα φαινόμενα, τα οποία πηγαίνουν πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο.

Ένα τέτοιο φαινόμενο υποστηρίζουν πως εντόπισαν επιστήμονες στον LHC, ανάμεσά τους και φυσικοί από το αμερικανικό πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, αναλύοντας δεδομένα από τον ανιχνευτή LHCb του επιταχυντή, τα οποία προέκυψαν τις χρονιές 2011-2012, δηλαδή κατά την πρώτη φάση λειτουργίας του πειραματικής διάταξης. Τα δεδομένα αφορούν τη διάσπαση των Β μεσονίων, από την οποία παράγονται μεταξύ άλλων δύο είδη λεπτονίων: Ταυ λεπτόνια και μιόνια.

Σε αντίθεση με το τρίτο είδος λεπτονίων, τα ηλεκτρόνια, τα δύο αυτά σωμάτια είναι εξαιρετικά ασταθή, με συνέπεια να διασπώνται σε διασπώνται σε ελάχιστο χρόνο. Μάλιστα, σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο, αν γίνει η σχετική διόρθωση για τη διαφορά μάζας τους, τότε οι διασπάσεις τους γίνονται με τον ίδιο ρυθμό.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, στα πλαίσια του Καθιερωμένου Προτύπου, τα λεπτόνια συμπεριφέρονται με ίδιο τρόπο σε όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις. Ωστόσο, σύμφωνα με την ανάλυση των επιστημόνων, η οποία θα δημοσιευτεί στο περιοδικό Physical Review Letters, οι ρυθμοί διάσπασης των δύο συγκεκριμένων ειδών παρουσιάζουν μία αισθητή, αν και μικρή, διαφορά.

Αν οι υπολογισμοί τους ισχύουν, το συμπέρασμα τότε είναι ότι πιθανώς στη διαδικασία εμπλέκονται άγνωστες έως σήμερα δυνάμεις ή σωμάτια. Με δεδομένο πως η ίδια «μεταχείριση» των λεπτονίων είναι θεμελιώδες χαρακτηριστικό του Καθιερωμένου Προτύπου, «τότε θα μπορούμε να πούμε πως βρήκαμε αποδείξεις για ένα φαινόμενο πέρα από τη συγκεκριμένη θεωρία», όπως αναφέρει ο Χασάν Τζαβάχερι, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Μέριλαντ.

Το αποτέλεσμα από τον ανιχνευτή LHCb συμφωνεί με τους υπολογισμούς της διάσπασης των λεπτονίων που είχαν γίνει παλιότερα με βάση δεδομένα από το πείραμα BaBar στο Κέντρο του Γραμμικού Επιταχυντή του Στάνφορντ. Παρόλο που αυτό ενισχύει την αξιοπιστία της ανακάλυψης στο CERN, οι επιστήμονες υποστηρίζουν πως θα πρέπει να γίνουν και άλλες παρόμοιες μελέτες, ώστε να επαληθευτεί πως όντως ανακάλυψαν μία παραβίαση του Καθιερωμένου Προτύπου.

Επίσης, και οι ίδιοι θα συνεχίσουν την επεξεργασία δεδομένων που θα προκύψουν από τον LHC, κατά τη διάρκεια της δεύτερης φάσης λειτουργίας του επιταχυντή.