Om du trodde att några kvantupptäckter skulle behöva vänta tills Large Hadron Collider (LHC) slås på igen 2009, hade du fel. Det verkar som om Tevatron-partikelacceleratorn vid Fermilab i Batavia, Illinois, har upptäckt ...
…något.
Forskare vid Tevatronen är motvilliga att hämta nya resultat från Collider Detector på Fermilab (CDF) som en "ny upptäckt" eftersom de helt enkelt vet inte vad deras resultat antyder. Under kollisioner mellan protoner och antiprotoner övervakade CDF nedfallet av bottenkvarkar och bottenantikarkor till muoner. Men CDF-forskare avslöjade något konstigt. För många muoner genererades av kollisionerna, och muoner var dyker upp utanför strålröret…
Tevatronen öppnades 1983 och är för närvarande världens kraftigaste partikelaccelerator. Det är den enda kollideraren som kan påskynda protoner och antiprotoner till 1 TeV-energier, men den kommer att överträffas av LHC när den äntligen kommer i drift någon gång i början av nästa år. När LHC går online kommer den subatomära lågan att överföras till den europeiska gaspedalen och Tevatronen kommer att vara beredd på avveckling under en tid 2010. Men innan denna kraftfulla anläggning stängs kommer den att fortsätta söka materia en liten stund ännu.
I senaste protonkollisionsexperiment började forskare som använder CDF se något de inte kunde förklara med vår nuvarande förståelse av modern fysik.
Partikelkollisionerna inträffar i det 1,5 cm breda "strålröret" som kolliderar de relativistiska partikelstrålarna och fokuserar dem till en punkt för kollisionen. Efter kollisionen detekteras den resulterande sprayen av partiklar av de omgivande lagren av elektronik. Men CDF-teamet upptäckte för många muoner som genererades efter kollisionen. Dessutom genererades muoner på ett oförklarligt sätt utanför strålröret utan spår detekteras i de innersta skikten av CDF-detektorer.
CDF-talesman Jacobo Konigsberg är angelägen om att betona att fler undersökningar måste göras innan en förklaring kan nås. ”Vi har inte uteslutit en vardaglig förklaring till detta, och jag vill göra det mycket tydligt," han sa.
Men teoretiker är inte så reserverade och är mycket glada över vad detta kan betyda för standardmodellen för subatomära partiklar. Om detekteringen av dessa överskjutande muoner visar sig vara korrekt har den "okända" partikeln en livslängd på 20 pikosekunder och har förmågan att röra sig 1 cm genom sidan av strålröret och sedan ruttna till muoner.
Dan Hooper, en annan forskare från Fermilab, påpekar att om detta verkligen är en tidigare okänd partikel, skulle det vara en enorm upptäckt. ”En centimeter är en lång väg för de flesta typer av partiklar att göra den innan de förfaller, Säger. ”Det är för tidigt att säga mycket om detta. Med det sagt, om det visar sig att en ny "långlivad" partikel finns, skulle det vara en mycket stor sak.”
Neal Weiner från New York University håller med Hooper. ”Om detta stämmer är det bara otroligt spännande," han säger. ”Det skulle vara en indikation på fysik kanske ännu mer intressant än vi har gissat i förväg.”
Partikelacceleratorer har en lång historia av att producera oväntade resultat, kanske detta kan vara en indikator på en partikel som tidigare har förbises, eller mer intressant, inte förutspådd. Naturligtvis är forskare snabba att säga att mörk materia kan ligga bakom allt detta.
Weiner har tillsammans med kollega Nima Arkani-Hamed formulerat en modell som förutsäger förekomsten av mörka materialpartiklar i universum. I sin teori interagerar mörka materialpartiklar med varandra via kraftbärande partiklar med en massa av cirka 1 GeV. CDF-muonerna som genererats utanför strålröret har beräknats vara producerade av en "okänd" förfallande moderpartikel med en massa av cirka 1 GeV.
Jämförelsen är slående, men Weiner påpekar snabbt att mer arbete behövs innan CDF-resultaten kan kopplas till mörk materia. ”Vi försöker ta reda på det," han sa. ”Men jag skulle bli upphetsad av CDF-data oavsett.”
Kanske behöver vi inte vänta på LHC, vissa nya fysiker kan avslöjas innan den helt nya CERN-acceleratorn till och med repareras ...
Källa: New Scientist
