ناهنجاری مهیج در سرن

به گزارش سینا پرس؛فیزیکدان­های مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا، سرن، امیدوارند مجموعه­ای از ناهنجاری‌های مشاهده‌شده در داده ­های پنج سال اخیر این شتاب‌دهنده ذرات نشانگر ذره بنیادی تازه­ای باشد

نمونه اخیر این ناهنجاری­ها روز سه­ شنبه این هفته در سمیناری در مقر سرن در ژنو اعلام شد. ممکن است این ناهنجاری ناشی از نوسان­های آماری باشد که با تحلیل داده‌های تازه علامت سؤال پیش روی آن برطرف شود اما این ناهنجاری ­ازاین‌جهت برای دانشمندان جذاب است که در هماهنگی با ناهنجاری­های دیگری قرار دارد که پیش‌تر در بین داده­های شتاب‌دهنده سرن شناسایی شده بودند.

زمانی که ناهنجاری­های اولیه آشکار شدند، برخی از فیزیکدان­های نظری شروع به توسعه مدلی کردند که بتواند این ناهنجاری­ها را درون خود تعریف کند. این ناهنجاری تازه با پیش­بینی­های این مدل­ها سازگاری دارد و از این نظر توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است.

یکی از موارد موردتوجه به واپاشی یک‌ذره با طول عمر کوتاه به نام مزون- بی (B-mesons) مربوط است. این ذرات بنیادی زمانی به وجود می­آیند که پرتوهای پروتون درون شتاب­دهنده بزرگ هادرونی در سرن با هم برخورد می­کنند؛ اما به گفته سیون بیفانی (Simon Bifani) از دانشگاه بیرمنگام در انگلستان، روند واپاشی مشاهده‌شده این ذرات غیرمنتظره است.

مدل استاندارد فیزیک ذرات پیش‌بینی می‌کند که واپاشی مزون – بی باید به همراه آزاد کردن زوج ذرات ماده پادماده باشد به‌طور خاص باید جفت الکترون، پوزیترون و جفت میون – پاد میون در تعدادی تقریباً مساوی از دل این واپاشی مشاهده شوند؛ اما بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده در این آزمایش­ها به نظر می­رسد عمده زوج­های رصد شده مربوط به زوج الکترون-پوزیترون بوده است.

ممکن است این تعداد نامتقارن تنها به دلیل تصادفی آماری رخ‌داده باشد. محققان در تحقیقات اخیر دو بسته اطلاعاتی مجزا درباره واپاشی مزون‌های – ب را بررسی کرده­اند و در هر دو آن­ها ناهنجاری بااهمیت آماری سیگمای کمتر از دو و نیم پیداکرده‌اند. سیگما (انحراف معیار) ابزاری آماری برای نشان دادن وضعیت پراکندگی نمونه‌ها و داده‌ها است و با احتمال قطعیت نسبت دارد. برای اینکه یک یافته آماری در فیزیک ذرات را بتوان به‌عنوان کشف تازه­ای اعلام کرد معمولاً باید سیگمای بالای ۵ داشته باشد که در مورد این ناهنجاری صادق نیست.

بااین‌وجود این دفعه اولی نیست که چنین نشانه‌ای، اگرچه با قطعیت ناکافی در بین داده‌ها ظهور می‌کند. پیش­تر نیز داده‌های مربوط به واپاشی مزون­های – بی‌ نشانه‌هایی مشابه را از خود بروز داده بودند. مجموعه این داده­ها در طول پنج سال گذشته به نظر می­رسد به‌سوی موضوع مهمی اشاره دارند.

اگرچه هنوز هیچ‌چیز قطعی نیست اما به‌هرحال بین جامعه فیزیک‌دانان ذرات این خبر اشتیاق و هیجانی محسوس را ایجاد کرده است. البته برخی از دانشمندان نسبت به بازتاب و انتشار این یافته­های نامطمئن بدبین هستند.

این عدم اجماع باعث نمی­شود که فیزیکدانان نظری دست روی دست بگذارند آن‌ها تا همی الآن هم بر مبنای یافته‌های اولیه مدل‌های تازه‌ای را برای توصیف رفتار ذرات طراحی و معرفی کرده‌اند که بعضی از آن‌ها می‌تواند این عدم تقارن در زوج ذرات ناشی از واپاشی مزون – بی را به شکل مشاهده‌شده توصیف کند.

یکی از این توصیف­ها بیان می­کند که اگر تائید شود که این نشانه‌های آماری ناشی از خطای آماری نیست و واقعاً با رویدادی با قطعیت وقوع بالا مواجه هستیم ممکن است این داده‌ها خبر از وجود ذره‌ای تازه بدهند که در مدل استاندارد ذرات وجودش پیش‌بینی نشده است. یکی دیگر از توضیحات – بر فرض تائید وجود ناهنجاری – موجودیت ذره‌ای به نام لپتو کوارک است.

داده‌هایی که تاکنون موردبررسی قرار گرفته‌اند به داور اول فعالیت شتاب‌دهنده بزرگ هادرونی اختصاص دارند که در سال ۲۰۱۳ به پایان رسید. از زمان به‌روزرسانی این شتاب‌دهنده و آغاز آزمایش‌های تازه‌ای که از سال ۲۰۱۵ آغاز شده است هنوز داده‌ها در مورد این واپاشی ورد بررسی قرار نگرفته‌اند. هم‌اکنون بررسی‌های بیشتری برای تحلیل واپاشی مزون – بی در جریان است که شاید بتواند نور بیشتری بر این معمای جذاب و بالقوه مهم بیندازد.