The Large Hadron Collider (LHC) a declanșat un entuziasm la nivel mondial, deoarece fizicienii au raportat dovezi incredibile despre o nouă fizică - potențial o „Noua Forță a Naturii”.

Cea mai bună teorie actuală a particulelor și forțelor noastre este cunoscută sub numele de -model standard- , care descrie tot ceea ce știm despre lucrurile fizice care alcătuiesc lumea din jurul nostru cu o acuratețe infailibilă. Modelul standard este fără îndoială cea mai reușită teorie științifică scrisă vreodată și totuși, în același timp, știm că este incompletă.

Modelul standard nu are nicio explicație pentru materia întunecată despre care ne spune astronomia că domină Universul și nu poate explica modul în care materia a supraviețuit în timpul Big Bang-ului.

Prin urmare, majoritatea fizicienilor sunt încrezători că trebuie să existe mai multe ingrediente cosmice încă de descoperit, iar studierea unei varietăți de particule fundamentale cunoscute sub numele de quark. (Quarkul este o particulă elementară care interacționează prin forța nucleară puternică și care constituie materia „grea”), este o modalitate deosebit de promițătoare de a obține indicii despre ce altceva ar putea fi acolo.

Rolul quark-urile  în noua descoperire incredibilă

Quark-urile sunt particule fundamentale, care la rândul lor formează particule mai mari, alcătuiesc protonii și neutronii din nucleul atomic. Când un quark se descompune, acesta se transformă într-un set de particule mai ușoare, cum ar fi electronii, prin influența forței slabe. Unul dintre modurile în care o nouă forță a naturii s-ar putea face cunoscută nouă este prin schimbarea subtilă a frecvenței quarkurilor care se descompun în diferite tipuri de particule.

Lucrarea s-a bazat pe datele din experimentul LHCb, unul dintre cei patru detectori gigantici de particule care înregistrează rezultatul coliziunilor cu energie foarte ridicată produse de LHC. („B” din LHCb înseamnă „frumusețe”.)

S-a descoperit că quarcurile de frumusețe se descompuneau în electroni, iar verii lor mai grei numeau muoni cu ritmuri diferite. Acest lucru a fost cu adevărat surprinzător, deoarece, conform modelului standard, muonul este în esență o copie a electronului - identic din toate punctele de vedere, cu excepția faptului că este de aproximativ 200 de ori mai greu.

Aceasta înseamnă că toate forțele ar trebui să tragă electronii și muonii cu aceeași forță - atunci când un quark de frumusețe se descompune în electroni sau muoni prin forța slabă, ar trebui să o facă la fel de des.

Rezultatul a provocat emoții imense în rândul fizicienilor

Căutăm semne de ceva dincolo de modelul standard de zeci de ani și, în ciuda a zece ani de muncă la LHC, până acum nu s-a găsit nimic concludent. Deci, descoperirea unei noi forțe a naturii ar fi o afacere uriașă și ar putea deschide în cele din urmă ușa răspunsului la unele dintre cele mai profunde mistere cu care se confruntă știința modernă.

Deși rezultatul a fost tentant, nu a fost concludent. Toate măsurătorile vin cu un anumit grad de incertitudine sau „eroare”. În acest caz, au existat doar aproximativ o șansă din 1.000 ca rezultatul să se reducă la o oscilație statistică aleatorie.

Cercetătorii sunt uimiți de faptul că descompunerea muonului se întâmplă doar în jurul valorii de 70% la fel de des ca electronul, dar cu o eroare mai mare, ceea ce înseamnă că rezultatul este aproximativ de - două sigme -  de la modelul standard (aproximativ 2 la sută ar fi statistic o anomalie).

A cincea forțe a naturii?

Acest lucru înseamnă că, deși rezultatul nu este suficient de precis pentru a solicita dovezi ferme pentru o nouă forță, acesta se aliniază rezultatului din martie și întărește ideea că am putea fi la un pas de marea descoperire.

Desigur, ar trebui să fim prudenți, spune echipa de cercetare. Există o cale de parcurs înainte să putem pretinde cu un anumit grad de certitudine că într-adevăr vedem influența unei a cincea forțe a naturii.

În prezent, colegii mei lucrează din greu pentru a extrage cât mai multe informații din datele existente, în timp ce se pregătesc din greu pentru prima rundă a experimentului LHCb actualizat.

Între timp, alte experimente la LHC, precum și la experimentul Belle 2 din Japonia, se apropie de aceleași măsurători. Este emoționant să ne gândim că în următoarele câteva luni sau ani ar putea fi deschisă o nouă fereastră cu privire la cele mai fundamentale ingrediente ale Universului nostru, scrie Harry Cliff , fizician, Universitatea din Cambridge şi citat de sciencealert.