אנומליה התגלתה בנתוני CERN – האם הפיסיקה החדשה היא סוס או זברה?

אם ישנה סטיית תקן מהתחזית, הנסיינים מנסים להבין האם משהו לא בסדר בנתונים. הם בוחנים שוב ושוב את עקביות של המכונות ואת הסטטיסטיקות הם יכולים לומר, בוודאות, שישנה אי התאמה אמיתית.

אם ישנה סטיית תקן מהתחזית, הנסיינים מנסים להבין האם משהו לא בסדר בנתונים. הם בוחנים שוב ושוב את עקביות של המכונות ואת הסטטיסטיקות הם יכולים לומר, בוודאות, שישנה אי התאמה אמיתית.

אם תשמעו פעימות פרסה, ההגיון אומר שהם נגרמו בסבירות גבוהה בידי סוס. עם זאת, עדיין קיים סיכוי כלשהו שהם שומעים זברה. פיסיקאים במאיץ החלקיקים LHCb בסרן ליד ז’נבה, מפעילים הגיון זה אודות ממצא בלתי שגרתי שעלה מניתוח נתונים אודות חלקיק בשם מזון B.

אחד מתוך מיליון מזוני B דועכים לקאון ) מזון K) מעורר ושני מיואונים. הדעיכה יכולה להתרחש בכמה דרכים שונות, ולפיכך הפיסיקאים מסווגים אותם במה שהם מכנים “פחים” (Bins). המודל הסטנדרטי חוזה במדויק את הסיכוי של כל הזוויות של כל סוגי הדעיכות בכל ‘פח’. הניסויים יוכלו למדוד את ההסתברות הזו, כך שהדבר ניתן לצפיה. כל הבדל בין התצפיות לבין התחזית עשויה להעיד על פיסיקה חדשה.

ניקולה סרה מה- LHC, אחד המנתחים של נתוני דעיכת מזוני B משנת 2011 ועמיתיו מצאו הבדל כזה. “מרבית התצפיות שבחנו בניתוח זה היו קרובות לציפיות של המודל הסטנדרטי, אך בתצפית אחת ראינו אי התאמה למודל”. אמר.

במונחי ‘סיגמה’ שהפיסיקאים משתמשים בה כדי לתאר את מובהקות התוצאות, ההבדל בין התחזית לבין המדידות בפועל הוא 3.7 סיגמה – דבר שעשוי להעיד על פיסיקה חדשה, אך נדרשים עדיין נתונים נוספים כדי לאשר זאת. כאשר הם שקלו את הסבירות של צפיה בסטיית תקן מסוימת בכל הנתונים שחקרו עד כה, הסבירות ירדה ל-2.8 סיגמה או סיכוי של חצי אחוז שסטיית התקן נגרמת בגלל תנודה סטטיסטית (תקן הזהב של גילוי הוא 5 סיגמה כזכור לנו מבוזון היגס).

צוות של תיאורטיקנים בחן את אותה דעיכה והוסיף תצפיות נוספות על אלו שקבוצת ה- LHCb כללה. הם גילו תבנית עקבית של סטיות תקן שהעלו את הסיגמה ל-4.5. מדובר כמעט ברמה של תגלית, אך עדיין בתחום הפרמטרים שהמדידות מייצגות נוכחות של פיסיקה חדשה. פרמטרים אלה כוללניים יותר מאלו שבהם השתמשו חברי צוות ה- LHCb.

“הפרשנות התיאורטית מאוד מעניינת, ולא ניתן להכחיש אותה” אומר סרה. “שנסין, אני חייב להתמקד בנתונים עצמם ולא בפרשנות. אם אנו רואים משהו שונה מהתחזית, חשוב להבין האם התבנית אמיתית או לא.”

אם ישנה סטיית תקן מהתחזית, הנסיינים מנסים להבין האם משהו לא בסדר בנתונים. הם בוחנים שוב ושוב את העקביות של המכונות ואת הסטטיסטיקות הם יכולים לומר, בוודאות, שישנה אי התאמה אמיתית.

“המאמר הנסיני רק מראה את הנתונים. המאמר התיאורטי הוא זה שנותן את הפרשנות. מדובר בשני חלקים של הפאזל ושניהם מתאימים ביחד בצורה יפה” אומר יואקים מאטיאס, תיאורטיקן מאוניברסיטת ברצלונה ואחד ממחברי המאמר. “הנסיינים מצאו סטיית תקן והתיאורטיקנים הראו כי היא ניתנת לראשונה להסבר בתוך מסגרת של תמונה עקבית.”

הנתונים מהניתוחים המסוימים הללו של ה- LHCb מבטיחים, ומעודדים בידי האפשרויות התיאורטיות שצוינו בממאמר הנובעות מהנתונים המצרפיים של LHCb. ואולם רק כאשר תקבל סדרת הנתונים כולה את אותו טיפול של בדיקה צולבת, הפיסיקאים יוכלו לקבוע האם דעיכה זו היא סוס או זברה.
צוות ה- LHCb החל בניתוח כל מסד הנתונים, ובכך הם ישלשו את כמות הנתונים הנבחנים לעומת אלו המופיעים במאמר. הם מצפים לעדכן את התוצאות בשנה הבאה. הן הנסיינים והן התיאורטיקנים אומרים כי רק מאמץ משותף בין הצוותים שלהם יאפשר להם לקבוע האם האנומליה של הפיסיקה החדשה אכן אמיתית.

מאיץ החלקיקים סגור כעת לשיפוצים והוא אמור להיפתח מחדש ב-2015 בעוצמה כפולה מזו הנוכחית.

לידיעה באתר CERN