“Najświeższe doniesienia o nieznanej cząstce mogącej przenosić piątą siłę natury dają eksperymentowi NA64 impuls do kontynuowania poszukiwań.

W 2015 r. zespół naukowców natrafił w trakcie badań na nieoczekiwany problem, “anomalię”, w trakcie rozpadu jądrowego, którą można byłoby wyjaśnić istnieniem nieznanej cząstki. Przeszło rok później teoretycy zasugerowali, że nowa cząstka mogłaby być wskazówką istnienia kolejnej, oprócz elektromagnetyzmu, grawitacji oraz silnej i słabej siły jądrowej, fundamentalnej siły natury. Ustalenia te przyciągnęły uwagę całego świata i skłoniły, między innymi, do bezpośrednich poszukiwań cząstki w ramach współpracy NA64 w CERN.

Najnowsze badania tego samego zespołu, kierowanego przez Attilę Krasznahorkay’a z Atomki Institute na Węgrzech, wskazują na kolejną anomalię, występującą w podobnym rozpadzie jądrowym, którą można by również wytłumaczyć tą samą hipotetyczną cząstką.

Pierwszą zauważoną przez zespół Krasznahorkaya anomalię zaobserwowano w rozpadzie jąder berylu-8. W trakcie tego rozpadu emitowane są, poprzez wysokoenergetyczny wirtualny foton, elektron i jego odpowiednik z antymaterii, pozyton. Rozpatrując liczbę par elektron-pozyton pod względem różnych kątów rozchodzenia się, badacze odkryli nieoczekiwany nadmiar par pod kątem rozchodzenia się około 140 stopni. Teoria, w przeciwieństwie do zaobserwowanych zachowań, przewiduje, że ilość par ze zwiększającym się kątem separacji powinna się zmniejszać, bez wyraźnego ich nadmiaru pod określonym kątem. Krasznahorkay wraz ze współpracownikami uznali zatem, że nadmiar ten można zinterpretować jako wytworzenie nowej cząstki o masie około 17 milionów elektronowoltów (MeV), czyli cząstki “X17” przekształcającej się dopiero w parę elektron-pozyton.

Najnowsza obserwacja anomalii przeprowadzona przez zespół Krasznahorkaya, o której doniesiono w niezrecenzowanym jeszcze artykule, występuje również w postaci nadmiaru par elektron-pozyton, lecz w tym przypadku nadmiarowa ilość pochodzi z rozpadu jąder helu-4. “Tutaj nadmiar obserwujemy wprawdzie pod kątem rozchodzenia się 115 stopni, aczkolwiek można go zinterpretować tak samo poprzez wytworzenie cząstki o masie około 17 MeV” – wyjaśnił Krasznahorkay. “Wynik ten potwierdza nasze wcześniejsze rezultaty odnośnie ewentualności istnienia nowej cząstki elementarnej” – dodaje.

Sergei Gninenko, rzecznik NA64 w CERN, czyli projektu w którym nie odnaleziono śladów cząstki X17 w prowadzonych pracach eksperymentalnych, podaje: “Anomalie Atomki mogą wynikać z jakiegoś efektu eksperymentalnego, efektu z zakresu fizyki jądrowej lub czegoś zupełnie nowego, jak nowa cząstka. W celu przetestowania hipotezy istnienia nowej cząstki, kluczowe znaczenie dla procesu mają zarówno szczegółowa teoretyczna analiza zgodności między wynikami uzyskanymi z rozpadu berylu-8 i helu-4, jak i niezależne potwierdzenie eksperymentalne”.

Eksperyment NA64 poszukuje cząstki X17 poprzez ostrzał nieruchomego celu wiązką złożoną z dziesiątek miliardów elektronów w akceleratorze Super Proton Synchrotron. Jeśliby cząstka X17 istniała interakcje między elektronami a jądrami atomowymi znajdującymi się w celu czasem mogłyby wytworzyć taką cząstkę, która następnie przekształciłaby się w parę elektron-pozyton. Dotychczasowym eksperymentom (w NA64) nie udało się potwierdzić zachodzenia takiego zdarzenia, jednak zgromadzone dane pozwoliły wykluczyć część możliwych wartości prawdopodobieństwa (przekroju czynnego) zachodzenia procesu kreacji X17 z pary elektron-pozyton (oraz rozpadu X17 na parę elektron-pozyton). Zespół jest teraz w trakcie modernizacji detektora w celu przygotowania go do następnej edycji eksperymentów, które oczekuje się, iż będą bardziej ekscytujące lecz dużo bardziej wymagające, stwierdza Gninenko.

Wśród innych eksperymentów także mogących polować na X17, znajdują się eksperyment LHCb oraz niedawno zatwierdzony eksperyment FASER, oba w CERN. Jesse Thaler, fizyk teoretyczny z Massachusetts Institute of Technology, mówi: “Do 2023 roku, eksperyment LHCb powinien być w stanie dokonać ostatecznego pomiaru celem potwierdzenia lub obalenia interpretacji anomalii Atomki jako wynikających z istnienia nowej fundamentalnej siły. W międzyczasie zaś eksperymenty takie jak NA64 mogą w dalszym ciągu odrzucać możliwe wartości dotyczących właściwości tej hipotetycznej cząstki, a z każda nowa analiza będzie niosła ze sobą możliwość (chociaż niewielką) odkrycia”.


Źródło: www.home.cern
Tłumaczenie: Fake_R dla wykop.pl
2 Udostępnień
Kategorie: Nauka / Kosmos

Zostaw komentarz


*

code


  • Facebook

Szukaj temat