نتایج جدید برخورددهنده هادرونی بزرگ مدل استاندارد ذرات بنیادی را به چالش می‌کشد

برخورددهنده هادرونی بزرگ (LHC) مرکز تحقیقاتی سرن (CERN) برای مطالعه فیزیک ذرات شناخته شده، طراحی شده اما حالا توانسته ذراتی را شناسایی کند که رفتار قابل پیش‌بینی ندارند. اگرچه چنین کشفی در اول راه قرار دارد، اما به نظر می‌رسد با ذرات یا نیروهایی فراتر از مدل استاندارد ذرات بنیادی روبه‌رو هستیم.

این ذرات در یکی از آزمایش‌ها به نام «LHCb» کشف شدند که هدف از این تست، مطالعه ذراتی به نام «کوارک‌های زیبایی» بود. این ذرات بنیادی در شمار بالا در برخوردهای LHC تولید می‌شوند، اما دوام زیادی ندارند و به سرعت به الکترون‌ها و میون‌ها تبدیل می‌شوند.

طبق مدل استاندارد ذرات بنیادی، کوارک‌های زیبایی یا ته با نرخ یکسانی به الکترون‌ها و میون‌ها تجزیه و تبدیل می‌شوند. با این حال کشف اخیر از چنین قانونی پیروی نمی‌کند و ذرات جدید بیش از میون‌ها، تمایل دارند به الکترون‌ها تجزیه شوند. دانشمندان با بررسی داده‌‌ها به این موضوع پی بردند که برای هر ۱۰۰ الکترون، تنها ۸۵ میون تولید شده است.

در حال حاضر بطور دقیق نمی‌دانیم چه چیزی باعث این اتفاق شده و به یک معما تبدیل شده، اما مهمتر این است که نمی‌توان چنین موضوعی را با استفاده از مدل استاندارد توصیف کرد. به گفته پژوهشگران، تنها دلیلی که می‌تواند باعث چنین رفتاری باشد، ذرات پنهانی هستند که روی خروجی تاثیر می‌گذارند.

این اولین باری نیست که پژوهشی به ذرات ناشناخته اشاره می‌کند. در حالی که مطالعات گذشته بطور جداگانه چندان قابل اطمینان نبودند، کشف اخیر شواهد بیشتری را ارائه می‌کند و تمام آن‌ها در یک راستا قرار می‌گیرند.

پژوهشگر ارشد تحقیق اخیر، «پائولا آلوارز کارتل» به این موضوع اشاره دارد که نتایج جدید از حضور ذره بنیادی یا نیروی جدید در جهان خبر می‌دهند:

«نتایج جدید نشانه‌هایی از حضور ذره بنیادی یا نیروی جدید ارائه می‌کند که برهم‌کنش متفاوتی نسبت به دیگر انواع ذرات دارد. با دستیابی به داده‌های بیشتر، نتایج قوی‌تر می‌شوند. این اندازه‌گیری در میان نتایج LHCb در یک دهه گذشته، مهم‌ترین است و می‌تواند یک توصیف مشترک برای نتایج سال‌های گذشته ارائه کند. نتایج تغییری نکرده‌اند، اما عدم قطعیت کمتر شده و توانایی ما برای مشاهده تفاوت‌ها با مدل استاندارد را افزایش می‌دهند.»

با وجود چنین اظهارنظری، هنوز ابهامات زیادی پیرامون این ذرات یا نیروهای جدید وجود دارد و البته نتایج اخیر هنوز مورد تایید قرار نگرفته‌اند. با این وجود، دانشمندان درباره کشف فیزیک جدید خوشبین هستند، چرا که سوالاتی وجود دارد که مدل استاندارد نمی‌تواند برای آن‌ها پاسخی ارائه کند.