Τechnicolor: η πέμπτη δύναμη στη φύση;

Posted on 08/04/2011

0


Ποιες είναι οι δυνάμεις που εμφανίζονται στη φύση; Οι εξής πέντε: η βαρυτική, η ηλεκτρομαγνητική, η ασθενής πυρηνική, η ισχυρή πυρηνική και …. η technicolour

Αν το άγνωστης ταυτότητας σωματίδιο που ανιχνεύθηκε στον επιταχυντή Tevatron του Fermilab στο Illinois αποδειχθεί πραγματικό τότε οι φυσικοί θα αλλάξουν εντελώς τις ιδέες τους σχετικά με το πώς λειτουργεί η φύση. Το υπό εξέταση σωματίδιο δεν μπορεί να εξηγηθεί από το καθιερωμένο πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων.
Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν ότι αυτό είναι η πρώτη ένδειξη μιας νέας δύναμης στη φύση, η οποία ονομάζεται Τechnicolour, η οποία λύνει κάποια προβλήματα στο καθιερωμένο πρότυπο αλλά αφήνει και πολλά άλλα αναπάντητα.
Η παρατήρηση έγινε στο πείραμα CDF του Fermilab, στο οποίο συγκρούονται πρωτόνια και αντιπρωτόνια 2 εκατομμύρια φορές κάθε δευτερόλεπτο. Τα δεδομένα που συγκεντρώνονται εδώ και οκτώ χρόνια αναφέρονται σε συγκρούσεις που παράγουν ένα μποζόνιο W – ένας φορέας της ασθενούς πυρηνικής δύνμαης – και ένα ζεύγος τζετ σωματιδίων που ονομάζονται quarks. Οι φυσικοί προέβλεψαν ότι ο αριθμός αυτών των γεγονότων- που παράγουν ένα μποζόνιο W και δυο τζετ – θα μειώνεται καθώς η μάζα του ζεύγους των τζετ αυξάνεται.

Αλλά τα δεδομένα του CDF έδειξαν κάτι παράξενο: μια αύξηση στον αριθμό των γεγονότων όταν η μάζα του ζεύγους των jets ήταν περίπου 145 GeV. Αυτό αποδεικνύει ότι τα επιπρόσθετα ζεύγη τζετ παράχθησαν από ένα νέο σωματίδιο μάζας 145 GeV. Ενδιαφέρουσα ακούγεται και η άποψη ότι υπάρχει 1 στις 1000 πιθανότητες να είναι απλά ένα στατιστικό λάθος. Κάποιοι φυσικοί δεν αποκλείουν το στατιστικό λάθος, όμως υπάρχουν κι άλλοι που είναι 99,9% σίγουροι ότι δεν είναι και ανυπομονούν να διερευνήσουν την ταυτότητα του νέου σωματιδίου. Οι περισσότεροι συμφωνούν ότι το μυστηριώδες σωματίδιο δεν είναι το σωματίδιο Higgs. Αν ήταν τότε ο συντονισμός θα ήταν 300 φορές μικρότερος. Επιπλέον ένα σωματίδιο Higgs θα έπρεπε να διασπάται σε κάτω quarks, κάτι που δεν φαίνεται στα δεδομένα του Fermilab.
Πριν από 20 χρόνια δυο φυσικοί – οι Lane και Eichten – είχαν προβλέψει ότι τα πειράματα θα δείξουν αυτό το φαινόμενο. Εργάζονταν σε μια θεωρία που είναι γνωστή ως Technicolor, σύμφωνα με την οποία υπάρχει και πέμπτη θεμελιώδης δύναμη – εκτός από τις ήδη γνωστές τέσσερις βαρυτική, ηλεκτρομαγνητική, ισχυρή πυρηνική και ασθενής πυρηνική. Η Technicolor είναι παρόμοια με την ισχυρή πυρηνική δύναμη – η δύναμη που κρατά ενωμένα τα quarks στον πυρήνα του ατόμου – μόνο όταν λειτουργεί σε πολύ υψηλές ενέργειες. Επίσης είναι σε θέση να δώσει στα σωματίδια μάζα καθιστώντας το μποζόνιο Higgs περιττό.
Η νέα δύναμη έρχεται μαζί με έναν «ζωολογικό κήπο» νέων σωματιδίων. Το πρότυπο των Lane και Eichten προβλέπει ότι ένα σωματίδιο που ονομάζεται technicolor technirho μπορεί να διασπαστεί σε ένα μποζόνιο W και ένα άλλο σωματίδιο που ονομάζεται technipion. Σε μια νέα δημοσίευση οι Lane και Eichten και Martin προτείνουν ότι το technipion με μάζα περίπου 160 GeV θα μπορούσε να είναι το μυστηριώδες σωματίδιο που παράγουν τα δύο jets. Εάν αυτό αληθεύει, τότε οι επιστήμονες θα εγκαταλείψουν την έρευνα για το Higgs για να αναζητήσουν άλλα σωματίδια στο πλαίσιο μιας νέας φυσικής….
….περισσότερες λεπτομέρειες στο newscientist.com
Προς το παρόν κρατάμε μικρό καλάθι (ας μην ξεχνάμε ότι φέτος δυστυχώς κλείνουν τον επιταχυντή Tevatron για λόγους οικονομίας και οι επιστήμονες προσπαθούν να δείξουν – πολλές φορές με «υπερβολικό», αλλά πλήρως δικαιολογημένο τρόπο – το πόσο σημαντικός είναι για την έρευνα.)