חשד לקיומו של חלקיק כבד פי 6 מההיגס שאינו מתאים למודל הסטנדרטי

שני ניסויים נפרדים במאיץ ההדרונים הגדול בסרן, אטלס ו-CMS גילו שונות בתוצרי התפרקות שבוצעו לאחר העלאת עוצמת המאיץ ל-13 טרה אלקטרון וולט * פרופ' עילם גרוס: יש להדגיש שכפי הנראה מדובר בתנודה סטטיסטית כי בשני הניסויים התוצאות לא מובהקות, אבל העובדה שהם התגלו באותה סביבה מחשידה

אירוע התנגשות שהניב זוג פוטונים שנצפו על ידי גלאי CMS בסרן
אירוע התנגשות שהניב זוג פוטונים שנצפו על ידי גלאי CMS בסרן

שני ניסויים נפרדים ב-CERN גילו "קפיצות" במסה של 750-760 גיגה אלקטרון וולט, לשם השוואה, מסתו של בוזון היגס שהתגלה בשנת 2012 היא כ-125 גיגה אלקטרון וולט, כלומר אם קיים חלקיק בעל מסה של כ-750 גיגה אלקטרון וולט הוא כבד פי שישה מההיגס. התגליות הללו פורסמו בזו אחר זו באירוע פומבי במתקן סרן ליד ז'נבה, אתמול (ג').

מאז חודש אפריל השנה פועל המאיץ LHC בעוצמה גבוהה – 13 טרה אלקטרון וולט, במה שמכונה הרצה 2. בהרצה הראשונה , מאז הפעלתו וליתר דיוק מאז התקלה שהתרחשה זמן קצר לאחר כמן הראשונה, הוא הופעל רק ב-7 ואחר כך ב-8 טרה אלקטרון וולט, מה שהספיק לגלות את בוזון ההיגס.

כעת, לקראת השבתת המאיץ לתקופת החורף כינסו נציגי אטלס ו-CMS, שני הניסויים הגדולים מתוך הארבעה שפועלים בסרן אירוע, ובו בעיקר מסרו שלא התקבלה תוצאה המנוגדת למודל הסטנדרטי בפיזיקה, כאשר חזרו על הניסויים בהם התגלו חלקיקים בעבר, פרט להיגס, שעדיין אין מספיק נתונים כדי לשחזר אותו.
נראה שהרמזים הראשונים לפיזיקה חדשה שעלו בסוף ההרצה הראשונה התבדו בינתיים, אבל ישנו בכל זאת רמז לאפשרות לקיומו של חלקיק חדש. ראשון עלה ג'ים אולסן מאוניברסיטת פרינסטון המשתתף בצוות של CMS. הוא החל ברשימת תוצאות המאשרות את המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים – דרך טובה לאשר שהמאיץ עובד כמתוכנן. "המודל הסטנדרטי בשלב מוקדם זה, עדיין איתן" אמר. כאמור הוא הוסיף שאין מספיק נתונים כדי "לגלות מחדש" את ההיגס אבל הדבר יתאפשר בשנה הבאה.

לדבריו, לקראת סוף ההרצה הראשונה – לפני ההשבתה לשידרוג בפברואר 2013 גילו גם אטלס וגם CMS עדויות חלשות לקיומו של בוזון בעל מסה של 2 טרה אלקטרון וולט (TeV) כאמור הרבה יותר כבד מההיגס – 125 גיגה אלקטרון וולט. ואולם בהרצה החדשה לא ראו ב-CMS את הסימנים הללו שוב, "אין לנו מספיק נתונים כדי לשלול את קיומו אך נראה בכל זאת אפשרי שהאותות הקודמים היו סתם צפצוף. עדיין אין ראיות גם לקיומו של חלקיק פוטנציאלי בעל סופר סימטריה המכונה " the edge". סופר סימטריה או (SUSY) היא תאוריה המרחיבה את המודל הסטנדרטי עם חלקיקים כבדים יותר ומציאתה היא אחת המטרות של ההרצה השניה.

אבל כאמור, ישנה תקווה בכל זאת לחלקיק חדש. אולסן הציג תוצאות המראות רצף של אירועים שיצרו שני פוטונים ב-750 גיגה אלקטרון וולט, דבר שעשוי להעיד על קיומו של חלקיק חדש. ואולם לתוצאה יש מובהקות סטטיסטית של 2.6 סטיות תקן, קרוב לקריטריון של פיזיקת החלקיקים של 3 סטיות תקן שבו התוצאות מתחילות להיות "מעניינות." אך עדיין רחוק מה-5 סטיות תקן הדרושה כדי להכריז על תגלית. אם מתחשבים בכך שמגיעים לתוצאה טובה בגלל שיש מספר גדול של אירועים אפשריים שמחפשים, הדבר מפחית את המובהקות ל-1.2 כך שזה עדיין יכול להיות שום דבר.

אחריו עלה מארומי קאדו ממעבדת המאיץ הקווי באורסיי, צרפת, בשם קבוצת אטלס. גם הוא אישר את יציבותו של המודל הסטנדרטי, ואפילו הצליחו לראות סימנים לקיומו של ההיגס גם בעוצמה החדשה, אך עדיין הדבר לא מובהק. גם לדבריו לא נמצא סימן לקיומו של SUSY. הם דווקא גילו רמזים לקיומו של " the edge" אבל הם היו פחות מובהקים מאשר בהרצה הראשונה. להערכת השניים, העובדה ששני הניסויים מצאו אותות דומים מראה שיש סיכוי לחלקיק באופק ב-2016, אך עדיין זו עשויה להיות תנודה מקרית.

הנקודה הישראלית הפעם – אחת מהמדעניות המרכזיות שביצעו את האנליזה  ד"ר לירון ברק, הישראלית הראשונה במעמד של עמית סרן, מאז התקבלה ישראל כחברה בסרן לפני כשנתיים.

פרופסור עילם גרוס ממכון ויצמן, חוקר פיזיקת חלקיקים שעמד בראש קבוצת גילוי ההיגס בניסוי אטלס, לא היה שותף באנליזה זו, אף כי ניתוח הנתונים בוצע לפי מודל סטטיסטי שפיתח יחד עם עופר ויטלס. בראיון לאתר הידען לאחר שנכח באירוע בז'נבה, אמר פרופ' גרוס:

"מדובר בפלוקטואציה באזור 750-760 GeV שגם אטלס וגם CMS רואים אותה. המדידות תואמות. הבעיה היא בחלקיק שמתפרק לשני פוטונים – זהו חלקיק כבד שלא מתאים לשום מודל מוכר ולכן הספקות רבים."
בתשובה לשאלה מה עשויות להיות התכונות של חלקיק במסה כזו אמר פרופ גרוס,:"אי אפשר להעריך (את תכונותיו א.ב.) כי מדובר בתגלית מאוד לא צפויה. אני מניח שהתיאורטיקנים יעלו בקרוב מאוד השערות משלהם.

"מבחינה ניסיונית זה מאד מעניין כי אם מדובר בפלקטואציה סטטיסטית, מדוע היא הופיעה גם אצל אטלס וגם אצל CMS באותה מסה? העובדה שזה הופיע באותה מסה מקטינה את אפקט ה״Look Elsewhere" .
"האפקט מדבר על כך שגם אם יש פלקטואציה ב750 GeV הרי אם היא היתה מופיעה בכל מסה אחרת היינו גם כן מפנים אליה תשומת לב. אז השאלה היא לא: מה הסיכוי לפלקטואציה ב 750 (שהוא נמוך מאד, אטלס קיבלו כמעט 4 סיגמא ואם תוסיף את CMS זה יהיה סכוי קטן יותר – כלומר מובהקות גבוהה יותר). השאלה היא מה הסיכוי לראות פלוקטואציה באיזושהי מסה. וזה כמובן סיכוי גבוה יותר שמקטין את המובהקות של אטלס לכ-2 סטיות תקן, שזה כבר לא משהו שמכנסים בשבילו מסיבת עיתונאים. אבל צריך לזכור שכל תגלית מתחילה ככה. להערכתי זו כנראה פלוקטואציה סטטיסטית , אבל אחת מאד לא שגרתית וכזו שנצטרך לפחות חצי שנה אם לא יותר כדי לאסוף שוב נתונים ולברר אותה."

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

6 תגובות

  1. למעשה ד"ר לירון ברק ממכון ויצמן שותפה בצוות הניסוי. היא עשתה דוקטורט אצל עילם גרוס ב LHC. כעת הוא משתמש בהיותו ר"צ אטלס (?) והקשר שלו איתה כעמיתת מחקר, להודיע את ההודעה. המדע הוא קר במובן שהתגלית המפורסמת הבאה היא לא בהכרח אצל הפרופסור המפורסם.

  2. תודה על המאמר – תמיד מעניין לשמוע על דברים שאינם מתחומי הידע שלי.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן