Fizikos iššūkiai 2016-iesiems metams: dalelės, kurių atradimas apverstų viską aukštyn kojomis

Nuo 2013 metų, kai mokslininkai paskelbė galingiausiu pasaulyje Didžiuoju hadronų greitintuvu atradę Higso bozoną ‒ dalelę, kuri suteikia masę kitoms dalelėms, o tuo pačiu ir visiems kūnams, fizika buvo tam tikroje netikrumo būsenoje.

Higso dalelė buvo paskutinysis trūkstamas Standartinio modelio, aprašančio visatos elementariųjų dalelių elgesį, galvosūkis. Tačiau svarbiausi visatos klausimai lieka neatsakyti.

Didžiausia dalelių fizikos naujiena yra užuomina apie galimą naują dalelę, pastebėtą dviem skirtingais eksperimentais didžiausiu pasaulyje Didžiuoju hadronų greitintuvu.

„Yra pagrindo manyti, kad egzistuoja dar viena dalelė, apie 800 kartų didesnės masės už protono masę,“ – pareiškė Kalifornijos technologijos Instituto fizikas Seanas Carrollas.

Jeigu iš tikrųjų nauja paslaptingoji didelės masės dalelė slypi visatoje, fizikai neturi ją numatančios teorijos. O tai reikštų, kad visatos dar nesuprantame.

Sirakūzų universiteto fizikas Sheldonas Stone‘as sako, kad yra daugiau nei 70 teorinių straipsnių apie tokią galimą dalelę.

„Šiais metais turėsime daug daugiau eksperimentinių duomenų ir mokslininkai tikėtinai sužinos, ar tai buvo tik statistinis greitintuvo signalas, ar reali dalelė“, – sako S. Stone‘as.

Protus sujaudino šių metų pripažinimas, kad aptiktos gravitacinės bangos, kurios visatoje turi kilti dėl iškreipto erdvėlaikio ir numatytos Einšteino bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Mokslininkai seniai numatė, kad galaktinės katastrofos ‒ juodųjų skylių susidūrimas, neutroninių žvaigždžių, supernovų ir Didžiojo sprogimo reiškiniai visatoje turi sukelti gravitacines bangas. Šias erdvėlaikio vilnis po ilgų eksperimentų aptiko Lazerinės interferometrijos gravitacijų bangų observatorija.

Beveik 80 procentų visatos sudaro paslaptinga medžiagos rūšis, kuri neskleidžia ir nesugeria nei šviesos, nei kitokių elektromagnetinių bangų, todėl jos negalima pamatyti jokiais teleskopais. Todėl ji vadinama tamsiąja medžiaga ir manoma, kad ji sukuria gravitacinę visatos kūnų trauką, nors niekas nežino, iš ko ta tamsioji medžiaga sudaryta ir kaip ji veikia.

Tačiau Letbridžo universiteto Kanadoje fizikas Soria Dasas mano, kad yra vilčių, jog 2016 metais tamsiosios medžiagos paslaptis gali būti atskleista. Daugybė požeminių detektorių, pradedant SNOLab Sudburyje Kanadoje ir baigiant Gran Sasso Nacionaline laboratorija Italijoje, bando tiesiogiai aptikti tamsiąją visatos medžiagą. Daugelis fizikų mano, kad tamsiąją medžiagą sudaro silpnai sąveikaujančios didelės masės dalelės.

Požeminiai detektoriai naudojami todėl, kad Žemė sugertų kosminius spindulius, kurie galėtų nustelbti silpnus tamsiosios medžiagos pėdsakus. Sunku numatyti, kada tamsiąją medžiagą pamatysime, tačiau kada nors ją pamatysime.

Eksperimentai Didžiuoju hadronų greitintuvu turėtų patvirtinti ir kitų iš kvarkų sudarytų dar neatrastų egzotinių elementarių dalelių egzistavimą, tokių kaip pentakvarkų ir tetrakvarkų. Šis greitintuvas turėtų patvirtinti arba paneigti ir supersimetrijos teoriją, iš kurios seka, kad kiekviena medžiagos dalelė turi turėti antimedžiagos partnerį, nors tų partnerių ir nematome.

Yra ir kitų mokslo dar neatsakytų klausimų. Nors mokslininkai patvirtino, kad bendroji reliatyvumo teorija yra teisinga santykinai nedideliais masteliais, jie dar nežino, ar ji teisinga ir kosmologiniais mastais. Kodėl tai svarbu? Fizikai atskleidė, kad visata greitėjančiai plečiasi. Tikėtina, kad tą plėtimąsi lemia paslaptinga tamsioji energija, kuri nugali gravitaciją, neleidžiančią visatos objektams išsisklaidyti. O gal tiesiog bendroji reliatyvumo teorija negalioja kosmologiniais mastais ir to greitėjančio visatos plėtimosi visai nėra? To dar nežinome, bet naujais eksperimentais norėtume sužinoti.