Intriguojantys eksperimento rezultatai: „iš niekur“ atsiradusios dalelės

Šurmulio kaltininkas – JAV esantis protonų-antiprotonų greitintuvas Tevatron. Nežiūrint į tai, jog ganduose dažnai viskas mėgstama „persūdyti“ šiuo atveju panašu, jog Tevatron greitintuve tikrai įvyko kažkas pakankamai keisto ir svarbiausia, netelpančio į standartinę šiuolaikinės kvantinės mechanikos teoriją.

Tevatron greitintuvas pagal veikimo principą praktiškai niekuo nesiskiria nuo analogiškų tyrimo centrų. Jame įgreitinami protonų ir antiprotonų srautai ir kuomet pasiekiama reikiama energija, jie nukreipiami tiesiai vienas priešais kitą ir suduriami dalelių detektoriaus CDF viduje. Susidūrimo metu CDF detektorius fiksuoja, kaip gimsta naujos nestabilios elementariosios dalelės, stebi jų tolimesnius virsmus, judesio trajektorijas bei spinduliuojamą energiją. Šis dalelių „fejerverkas“ vyksta labai nedideliame vamzdelyje (jo diametras tesiekia apie 1,5 cm), o aplink išdėstyta įvairi elektronika viską įdėmiai seka ir fiksuoja.

Vykdant eilinį eksperimentą detektorius CDF stebėjo, kaip elgiasi susidūrimo metu atsiradę b-kvarkai ir b-antikvarkai (tai viena iš elementariųjų nestabilių dalelių, iš kurių susidaro daugybė kitų mums jau įprastų dalelių – protonai, neutronai ir t.t.). Pagal visus dabar žinomus fizikos „įstatymus“ procesas turėjo vykti maždaug taip.

Nuskridę kiekvienas į savo pusę kelis milimetrus, abu kvarkai turėjo suskilti į aibę kitų elementariųjų dalelių – tame tarpe ir į miuonus. Miuonai turi neigiamą elektrinį krūvį, lygų elektrono krūviui, o gyvuoja apie 2.2μs. Tai pati stabiliausia iš visų nestabilių dalelių, išskyrus neutroną.

Tačiau eksperimento metu viskas įvyko kiek kitaip. Pirmiausia, kas labai nustebino fizikus, tai miuonų kiekis – jų buvo žymiai daugiau nei įprasta. Iš kur jie atsirado? Kol kas tai klausimas be atsakymo. Ir antras, turbūt svarbiausias netikėtumas – dalis miuonų atsirado visai ne ten, kur vyko pats protonų susidūrimas. Turbūt jau tampa aišku, kodėl šis eksperimentas taip suintrigavo ne tik mokslininkus, bet ir mokslu besidominčią visuomenę.

Paprastai eksperimento metu kvarkai susidaro būtent protonų susidūrimo vietoje, nedidelio vamzdelio viduje, tad iš jų atsirandantys miuonai gali nutolti nebent per kelis milimetrus. Šiuo atveju pastebimas ne tik didžiulis nestandartinis miuonų kiekis, bet dalis jų pasirodo net ir už vamzdelio ribų – kitaip tariant jie nepaliko jokio pėdsako tuose detektoriuose, kurie buvo nukreipti į susidūrimo epicentrą.

Tokio eksperimento rezultato mokslininkai kol kas niekaip negali paaiškinti standartinio dalelių modelio pagalba, nors iki šiol visi tyrimų rezultatai preciziškai atitikdavo modelio teoriją. CFD detektoriaus darbą prižiūrinčių mokslininkų komandai vadovaujantis Jacobo Konigsberg šį įvykį komentuoja taip: „noriu aiškiai pabrėžti, jog mes nežinome jokių aiškių šio reiškinio priežasčių“.

Žinoma, tokie rezultatai žadina vaizduotę – ne tik mėgėjų tarpe, bet ir fizikų teoretikų galvose. Pastarieji jau pateikė kelias galimas hipotezes. Viena iš teorijų sako, jog kvarko ir antikvarko skilimo metu atsirado kažkokia nauja, galbūt dar nežinoma nestabili dalelė, gyvuojanti apie 20 pikosekundžių. Per tą laiką ji suspėjo nuskristi apytiksliai 1 cm atstumą ir taip patekti už vamzdelio ribų, o paskui suskilo į miuonų pluoštą.

Kiti mokslininkai spėja, jog čia pasireiškė tamsiosios medžiagos efektas. Manoma, jog tamsiosios materijos dalelės gali sąveikauti tarpusavyje panašiai taip, kaip ir įprastinė materija, tačiau tam reikalinga specialios klasės dalelės, kurios sukuria sąveiką. Šių „sąveikos katalizatorių“ energija turėtų siekti apie 1GeV – toks energijos kiekis labai panašus į tą, kurį galėjo turėti nežinomą dalelė, sukūrusi papildomus miuonus.

Bet kokiu atveju, mokslininkai kol kas nieko netvirtina – galbūt visa tai tiesiog nepavykusio eksperimento rezultatas su matavimų paklaidomis ar kitais techniniais efektais. Tai turėtų paaiškėti bandant atkartoti eksperimentą ne tik Tevatron greitintuve, bet ir kituose pasauliniuose greitintuvuose. Na o kol kas visos galimybės diskusijoms ir savų teorijų išvedžiojimui. Jų ir lauksime komentaruose.