iPon Hírek

A CERN szerint nincs negyedik részecskegeneráció

Dátum | 2012. 12. 15.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A részecskefizika területének egyik legnagyobb kérdése annak behatárolása, hogy hány anyagi részecske létezik. A standard modell 12 fermionnal számol, azonban egyáltalán nem biztos, hogy ennyi a maximum. Elvileg létezhetnek olyan, nagyobb tömegű részecskék is, amelyeket az eddigi elvégzett kísérletek sosem lesznek képesek kimutatni. A Karlsruhei Műszaki Egyetem (KIT), a CERN és a Humboldt Egyetem kutatói most úgy gondolják, hogy megoldották a problémát.

A fermionok az univerzum anyagának építőkövei. Minden, amit látunk ilyen részecskékből épül fel, vagyis az ezek közé tartozó hatféle kvarkból (up, down, bájos, furcsa, felső, alsó kvark), illetve leptonból (elektron, müon, tau, és a három féle neutrínó). „Hosszú ideig nem volt világos, hogy az összes komponenst ismerjük-e” – magyarázza Ulrich Nierste, a KIT professzora. A standard modell, mint már említettük 12 fermiont tartalmaz, és ezeket közös tulajdonságaik alapján három családba vagy generációba sorolja. Egyedül az első generáció anyagi részecskéi (elektron, elektron-neutrínó, up kvark, down kvark) bukkannak fel a „természetben”, vagyis csak ezek észlelhetők részecskegyorsítós kísérleteken kívül. Ez a kétféle kvark a protonok és neutronok építőköve, vagyis az elektronnal együtt ezek építik fel a periódusos rendszer összes ismert elemét. A második és a harmadik generáció tagjai ezeknél nehezebb, rendkívül rövid életű részecskék, amelyek pillanatok alatt lebomlanak a természetben megtalálható fermionok valamelyikévé.


A Nagy Hadronütköztető és a Tevatron legutóbbi kísérleti adatainak elemzése alapján a kutatók 99,99999 százalékos biztonsággal kizárták a standard modellben szereplő fermionokon kívüli egyéb alapvető anyagi részecskék létezését. Ezt a kijelentést leginkább a Higgs-bozon felfedezéséhez vezető kutatásokra alapozzák a szakértők. Magyarázatuk szerint, mivel a részecskegyorsítókban folytatott kísérletekben nem észleltek más fermionokat, ezek amennyiben léteznek, minden bizonnyal nagyobb tömegűek az ismert anyagi részecskéknél. Mivel az elmélet szerint a részecskék tömege a Higgs-térrel való kölcsönhatás erősségének függvénye, ezek a hipotetikus fermionok olyan szoros interakcióba kerülnének a Higgs-tér részecskéivel, ami lehetetlenné tette volna ez utóbbiak korábbi észlelését. Ha tehát a nyáron bejelentett részecske valóban a Higgs-bozon, akkor nem létezhet negyedik részecskegeneráció.

Időközben a Higgs-eredményekkel kapcsolatban is felmerült néhány furcsaság. Úgy tűnik, hogy a részecske tömege különböző mérési módszerekkel eltérőnek mutatkozik, illetve bomlási folyamataiban is meglepően viselkedik. A CERN kutatói nem közvetlenül a részecske tömegét mérik, hanem annak bomlástermékeiből következtetnek vissza a Higgs-bozon tulajdonságaira. Az ATLAS detektor legújabb mérései alapján a Higgs-bozon tömege 3 GeV-tal többre jön ki, ha két fotonná bomlik, és ebből számítják ki, mint amikor két Z-bozonná bomlik. A kutatók elmondása szerint szinte biztos, hogy nem maga a részecske váltogatja a tömegét, hanem a mérési módszerekkel van valami probléma, ami viszont más eredményekre is kihatással lehet.


Meglepetésekben nincs hiány, igen rejtélyesek ugyanis a részecske bomlási mutatói is. Úgy tűnik, hogy a Higgs-bozon jóval gyakrabban bomlik két fotonná, mint azt a standard modell alapján tennie kéne. Erre már a július bejelentés idején is felfigyeltek, akkor azonban még nem állt elegendő adat a rendelkezésre annak megállapításához, hogy nem puszta véletlenről van-e szó. Mostanára azonban kiderült, hogy a részecske valóban többször bomlik fotonokká vártnál.

Egyelőre nem tudni, hogy ennek mi lehet az oka, és a kutatók nem is nagyon akarnak találgatásokba bocsátkozni, amíg a másik detektor, a CMS eredményei meg nem erősítik az észlelt anomáliát. Annyit azért elárultak, hogy a Higgs szokatlan viselkedésének megfejtése valószínűleg segíthet megérteni azt a fajta rejtélyes fizikát, ami megmagyarázza a sötét anyag vagy éppen a gravitáció működését, illetve azt, hogy miért nem egyenlő az anyag és az antianyag mennyisége a világegyetemben.

Ahogy a CERN szakértői elmondták, még mindig csak az idén begyűjtött ütközési adatok töredékének elemzésén vannak túl, így a Nagy Hadronütköztető 2013-as leállása alatt sem lesz idő unatkozni, hiszen rengeteg meglepetés rejtőzhet még az adathalmaz mélyén. 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

7. chris-v
2012.12.15. 21:30
Egyrészt izgalmas a téma, másrészt hogy ironikus legyek: erre a hírre vártam hónapok óta!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. Kryl
2012.12.16. 20:17
Pár év és lesz a 12ből 24 is, vagy egy óriási CERN-es feketelyuk...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. raiden
2012.12.17. 00:18
számolgassatok csak... 4 nap múlva már úgy is mindegy lesz
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. ncsicso
2012.12.17. 02:46
Akkor most tegye fel a kezét az aki érti, miről is van itt szó...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. u4mzu4
2012.12.17. 06:57
Azért a részecskefizikához nem kell egy atomtudósnak lenni. Oh wait: de mégis!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. tibaimp
2012.12.17. 11:10
Nem árt némi előtanulmány...mondjuk a fizikakönyveket lehet átfogalmazni.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. budspencer
2012.12.18. 10:19
Remek! Akkor csomagolhatnak és foglakozhatnának valamilyen gyakorlatilag hasznos dologgal, pl. olyan mosógép tervezésével, ami nem megy tönkre 1,5 év alatt!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!