Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

A részecskekutatás állapotáról

  • Dátum | 2012.05.20 08:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

Május első felében Pittsburgh-ben került megrendezésre a 2012-es Fenomenológiai Szimpózium. A fenomenológia foglalkozik a részecskefizikában a kísérletek eredményeinek előrejelzésével és elemzésével. A konferencia elsődleges célja annak megtárgyalása volt, hogy mennyire valószínűsíthető, hogy az olyan kísérletek során, mint például a Nagy Hadronütköztető programja, „új fizikára” utaló nyomok bukkannak fel a közeljövőben, vagyis olyan dolgok, melyek nem magyarázhatók meg a standard modell segítségével, és amennyiben ez megtörténik, mi lehet a következő lépés.

A részecskefizika a hétköznapi anyagot felépítő aprócska egységek (kvarkok, elektronok stb.), valamint ezek nagy sebességű ütközések során keletkező egzotikus unokatestvéreinek viselkedését kutatja. A részecskegyorsítókban keresik a választ az atommag szerkezetének rejtélyeire, valamint arra, hogy milyen erők tartják össze az anyagot.

A protonok és neutronok építőkövei a kvarkok, ezek normál körülmények között nem létezhetnek szabadon, de kellően magas energiákkal „előcsalhatók”. A magas energiák segítségével új részecskék is kreálhatók, Albert Einstein óta tudjuk, hogy ha kellően nagy energiát ölünk egy-egy ütközésbe, annak egy része tömeg formájában valami újat hozhat létre.

Számos dolog merült fel az elmúlt évek kutatásai során, amelyek nem igazán illenek bele a részecskefizika standard modelljébe. Ezek egyike a sötét anyag problémaköre, amely elviekben az összes létező anyag 80 százalékát teszi ki a világegyetemben. Ez ‒ amennyire tudjuk ‒ semmiben sem hasonlít az általunk megszokott anyagokra. A standard modell másik hiányossága, hogy míg jó magyarázattal szolgál az erős, a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatások működésére, nem vonja be a körbe a gravitációt. Mindez elképzelhetővé teszi, hogy rövidesen esetleg egy másik modellt kell találni a világ működésének leírására.



A szimpózium során nagy áttörésekről nem esett szó, viszont jó lehetőség adódott a részecskefizika területén uralkodó állapotok felmérésére, valamint a konferencia bepillantást nyújtott abba, hogy mire számíthatunk az elkövetkezendő években.

A tudományterület egyik központi problémája jelenleg a Higgs-bozon léte vagy nemléte. Ez a rejtélyes részecske adja az elméletek szerint a gyenge kölcsönhatás (a radioaktív béta-bomlás) közvetítőrészecskéinek, a W- és Z-bozonoknak a tömegét. A Higgs-bozon létezését először 1964-ben jósolták meg, a standard modell és más elméletek is feltételezik valódiságát, azonban mindeddig nem sikerült a nyomára akadni. A svájci Nagy Hadronütköztető, illetve a Fermilab detektorainak kísérletei már meglehetősen leszűkítették azt az energiatartományt, ahol a Higgs tartózkodhat, de egyértelmű bizonyítékot még nem talált senki. A svájciak protonokat ütköztetnek egymással a cél érdekében, míg a Fermilab Tevatronjában protonokkal és antiprotonokkal próbálkoztak.

A nagyenergiájú ütköztetések során felbukkanó részecskék sajnálatos módon nem felirattal együtt érkeznek, így a detektorok első pillantásra nem képesek megkülönböztetni ezeket. A részecskefizikai fenomenológusok veszik az érzékelők által mért halomnyi adatot, és megpróbálják ebből visszakövetkeztetni, hogy milyen részecske állhat egy-egy észlelés hátterében. A Higgs különösen kemény dió, mivel elméletileg elektromosan semleges (tehát nem hordoz elektromágneses tulajdonságokat), valamint nagyon rövid élettartamú, még a többi gyorsan bomló részecskéhez képest is.



Ráadásul a standard modell a Higgs-bozon lebomlására vonatkozóan többféle lehetőséget vet fel: elképzelhető, hogy két fotonra bomlik, két W-bozonra vagy két Z-bozonra. Minden lehetőséget végig kell tehát zongorázni a részecske keresésekor. Dieter Zeppenfeld, a Karlsruhei Műszaki Intézet munkatársának elmondása szerint a három lehetőség közül a legjobb a két Z-bozonra bomlás lenne, mivel ezt a fajta jelenséget nehéz bármivel is összekeverni. Ha ez utóbbi a helyes feltételezés, akkor már valóban nem sok helyen rejtőzhet a részecske, mivel a két Z-bozonos bomlások végigzongorázásakor már szinte minden lehetséges tömegtartományt kizártak a svájciak.

Mindhárom detektor észlelt viszont egy aprócska szignált, amely két fotonos vagy két W-bozonos bomlásra utal. A jel a 125 GeV-os energiaszint környékén mutatkozott, ami három egymástól független mérés esetében felettébb gyanússá teszi ezt a tartományt. A kutatók egyelőre óvatosan optimisták, akár azt is elképzelhetőnek tartják, hogy egy olyan hibáról van szó, amely mindhárom berendezés rendszerére jellemző. Erre persze kicsi az esély, de nem most szándékoznak hibákat elkövetni.

2012 folyamán a Nagy Hadronütköztető detektorai még nagyobb energiákon történő ütköztetések révén folytatják tovább a kutatást, és az év végéig tisztázódni fog a 125 GeV-on észlelt jel mibenléte. A Fermilab és vele az Egyesült Államok sajnálatos módon kiszállt a Higgs-vadászat további részéből, mivel 2011 őszén anyagi okok miatt kénytelenek voltak leállítani a Tevatron működtetését. Viszont még mindig rengeteg adat vár elemzésre a korábbi kísérletekből, így nem szabad teljesen leírni őket.

Közel tehát a kérdésre a válasz, és ha esetleg az derül ki a kísérletekből, hogy a Higgs-bozon nem létezik, akkor új elméletre lesz szükség a W- és Z-bozonok viselkedésének leírására.
 

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Még nem érkezett hozzászólás.