Hvis du troede, at kvanteopdagelser skulle vente, indtil Large Hadron Collider (LHC) tændes i 2009, ville du have forkert. Det ser ud til, at Tevatron-partikelacceleratoren ved Fermilab i Batavia, Illinois, har opdaget ...
…noget.
Videnskabsmænd på Tevatron er tilbageholdende med at hente nye resultater fra Collider Detector på Fermilab (CDF) som en "ny opdagelse", da de simpelthen ved ikke hvad deres resultater antyder. Under kollisioner mellem protoner og antiprotoner overvågede CDF nedbrydningen af bundkvarker og bund-anti-kvarkerne til muoner. CDF-forskere afslørede dog noget mærkeligt. For mange muoner blev genereret af kollisionerne, og muoner blev dukker til eksistens uden for strålerøret…
Tevatron blev åbnet i 1983 og er i øjeblikket den mest kraftfulde partikelaccelerator i verden. Det er den eneste collider, der kan fremskynde protoner og antiprotoner til 1 TeV-energier, men den vil blive overgået af LHC, når den endelig tages i brug en eller anden tidligt næste år. Når LHC er gået online, overføres den subatomære flamme til den europæiske accelerator, og Tevatronen vil være forberedt på nedlukning i et stykke tid i 2010. Men inden denne kraftfulde facilitet lukker ned, fortsætter den med at undersøge sagen i et stykke tid endnu.
I nylige protonkollisionseksperimenter begyndte forskere, der bruger CDF, noget, de ikke kunne forklare med vores nuværende forståelse af moderne fysik.
Partikelkollisionerne forekommer inden i det 1,5 cm brede “bjælkerør”, der kolliderer med de relativistiske partikelstråler og fokuserer dem til et punkt for kollisionen. Efter kollisionen detekteres den resulterende spray af partikler af de omgivende lag af elektronik. CDF-teamet opdagede dog for mange muoner, der blev genereret efter kollisionen. Plus, muoner blev genereret uforklarligt uden for strålerøret uden spor fundet i de inderste lag af CDF-detektorer.
CDF-talsmand Jacobo Konigsberg er ivrig efter at understrege, at der skal foretages flere undersøgelser, før der kan komme en forklaring. ”Vi har ikke udelukket en dagligdags forklaring på dette, og jeg vil gøre det meget klart," han sagde.
Teoretikere er dog ikke så forbeholdt og er meget begejstrede for, hvad det kan betyde for standardmodellen for subatomære partikler. Hvis detekteringen af disse overskydende muoner viser sig at være korrekt, har den "ukendte" partikel en levetid på 20 picosekunder og har evnen til at bevæge sig 1 cm gennem siden af strålerøret og derefter henfalde til muoner.
Dan Hooper, en anden Fermilab-videnskabsmand, påpeger, at hvis dette virkelig er en tidligere ukendt partikel, ville det være en enorm opdagelse. ”En centimeter er en lang vej for de fleste slags partikler til at fremstille den inden de henfalder, ”Siger. ”Det er for tidligt at sige meget om dette. Når det er sagt, hvis det viser sig, at der findes en ny 'langvarig' partikel, ville det være en meget stor aftale.”
Neal Weiner fra New York University er enig med Hooper. ”Hvis dette er rigtigt, er det bare utroligt spændende," han siger. ”Det ville være en indikation af fysik måske endnu mere interessant, end vi har gætt på forhånd.”
Partikelacceleratorer har en lang historie med at producere uventede resultater, måske kan dette være en indikator på en partikel, der tidligere er overset, eller mere interessant, ikke forudsagt. Naturligvis er forskere hurtige til at antage, at mørk stof muligvis ligger bag alt dette.
Weiner har sammen med kollega Nima Arkani-Hamed formuleret en model, der forudser eksistensen af mørke stofpartikler i universet. I deres teori interagerer mørke stofpartikler mellem hinanden via kraftbærende partikler med en masse på ca. 1 GeV. CDF-muoner, der er genereret uden for strålerøret, er beregnet til at blive produceret af en "ukendt" henfaldende overordnet partikel med en masse på ca. 1 GeV.
Sammenligningen er slående, men Weiner er hurtig til at påpege, at der er behov for mere arbejde, før CDF-resultaterne kan forbindes med mørkt stof. ”Vi prøver at finde ud af det," han sagde. ”Men jeg ville være begejstret over CDF-data uanset.”
Måske behøver vi ikke at vente på LHC, nogle nye fysikker kan blive afsløret, før den splinternye CERN-accelerator endda bliver repareret ...
Kilde: New Scientist
