Márciusban a Nagy Hadronütköztetőben zajló korábbi kísérletek adatainak elemzésével kutatók egy csoportja bizonyítékot talált a már korábban megjósolt, de eddig csak hipotézisekben létező részecske, a leptokvark, esetleg egy új erő jelenlétére. A leptokvark a standard modell két részecske csoportjának, a leptonoknak (mint például az elektronok, vagy neutrínók) és a kvarkoknak (ezek a nehezebb részecskék alkotják a protonokat és neutronokat) jellemzőivel is rendelkezik, ezzel, legalábbis a teóriák szerint, egyesíti az erős, a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatásokat is.

Ahogy azt a CERN is írja, ha a leptokvarkok a valóságban is léteznének, akkor rendkívül nehezek lennének és bomlásuk során, ami nagy gyorsasággal zajlana le, az őket felépítő alapegységek, vagyis leptonok és kvarkok keletkeznének. A részecskéket egészen eddig nem sikerült még megfigyelni, de a létezésükre utaló nyomok már 2014-ben is feltűntek a CERN (Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) részecskegyorsítójában, a jelenleg éppen átalakítás alatt álló Nagy Hadronütköztetőben zajló kísérletek során.

A jelek és homályos sejtések azonban még nem bizonyítékok, ezért a fizikusok újabb és újabb mérésekkel próbálnak közelebb kerülni azoknak az anomáliáknak a megértéséhez, amelyeket a leptokvarkok jelenléte magyarázhat. Ilyen anomália az úgynevezett bottom vagy beauty kvarkok bomlásának folyamata, ami a megfigyelések szerint nem mindig úgy zajlik, ahogy azt a standard modell törvényei elő-, illetve leírják, mivel ahelyett, hogy a folyamat során egyenlő mértékben jönnének létre elektronok és münok (ahogy annak a leptonuniverzalitás szabálya szerint történnie kéne), a mérések azt mutatják, hogy sokkal több elektronok keletkezik ilyenkor. A márciusi tanulmány szerzői ezt a jelenséget bizonyították a vizsgálatuk eredményeivel és elmondásuk szerint ez valóban utalhat arra, hogy egy vadiúj részecske vagy egy új erő nyomára bukkantak.

Azonban a standard modell világképét nem lehet minden egyes felfedezés miatt, legyen az bármilyen izgalmas is, azonnal egy újra cserélni, már csak azért sem, mert a számítások általában csak közvetett bizonyítékot szolgáltatnak a hipotézisek alátámasztására, nem közvetlen megfigyelést jelentenek. Azt, hogy egy felfedezés eredménye milyen mértékben jelent megbízható, stabil alapot egy új jelenség magyarázatára, a szigma besorolással jellemzik a fizikusok, lényegében minél magasabb a szigma besorolás (például öt szigma), annál kevésbé valószínű, hogy valamilyen statisztikai hiba lenne az eredmény forrása. A leptokvark nyomára utaló adatok három szigma besorolást kaptak, emiatt további vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy nagyobb bizonyossággal lehessen kijelenteni, hogy a felfedezés valóban áttörő eredményeket hozott.

Ezek a vizsgálatok már zajlanak, sőt, egy kutatás során már sikerült is igazolni az adatok helytálló voltát. Harry Cliff, a Cambridge Egyetem fizikusa tegnap a Conversationön publikált cikkében arról számolt be, hogy a szintén a Nagy Hadronütköztetőből származó korábbi adatok vizsgálatával az általa vezetett kutatócsapat is elemezte a kvarkok bomlásának folyamatát, és nagyon hasonló következtetésekre jutottak, mint a márciusi teszteket lefolytató kutatás során. Az új mérések alapjául a bottom kvarkok párjaiként nem mindig a fel kvarkok szolgáltak, ahogy a korábbi mérések esetében (Cliff elmondása szerint a kvarkok együttesen alkotnak nagyobb egységeket, ezért csak együtt lehet őket vizsgálni), de ez nem okozott eltéréseket az eredmények szempontjából, mivel maga a bomlási folyamat ugyanúgy megy végbe minden esetben.

Az adatok szerint ebben az esetben száz elektronbomlásra hetven müonbomlás jutott, vagyis még nagyobb volt az eltérés a keletkezett részecskék száma között.

A hibahatár a mostani esetben nagyobb volt, mint a korábbi vizsgálatnál, ez a felfedezés két szigma besorolású, ami azt jelenti, hogy százból kettő az esélye, hogy statisztikai anomáliáról van szó, de az előző mérésekkel együtt már jelentős előrelépésnek számít a titokzatos leptokvarkok vagy új erők bizonyításában.

"Míg az eredmény nem elég precíz önmagában ahhoz, hogy határozott bizonyítékot szolgáltasson egy új erővel kapcsolatban, de nagyon közel áll az előző eredményhez

és további alapot nyújt ahhoz az elgondoláshoz, hogy egy jelentős áttörés küszöbén állunk." - írja a fizikus, hozzátéve, hogy a biztonság érdekében továbbra is folytatják a nyomozást és az adatgyűjtést, hogy minél hamarabb ki lehessen jelenteni, valóban egy ötödik erő létezését detektálták a Nagy Hadronütköztetőben. A megújuló részecskegyorsítóban zajló további kísérletek pedig igazolhatják a jelenleg még óvatosan kezelt felfedezéseket.

(Fotó: Daniel Dominguez/CERN, Wikimedia Commons, Getty Images/leszekglassner)

További cikkek a témában:

Lehet, hogy megtalálták a hipotetikus leptokvark részecskét, amely nem a standard modell törvényei szerint viselkedik A CERN kutatói az eddigieknél erősebb bizonyítékot találtak arra, hogy bizonyos kvarkok nem a világ működését leíró általános elmélet alapján viselkednek. Bár a szakértők óvatosak az eredménnyel kapcsolatban, de lehetséges, hogy a régóta keresett leptokvarkot vagy egy új erőt fedeztek fel.
Magyar fizikusok megtalálhatták az ötödik alapvető erőt A fizika eddig négy alapvető erőt ismert: gravitáció, elektromágnesesség, gyenge kölcsönhatás és erős kölcsönhatás. Ezek mellé sorakozhat most fel egy új erő, amely segíthet megérteni a sötét anyag működését.
Magyar és svéd kutatók módszerével bizonyították az Odderon részecske létezését A rendkívül tünékeny részecske kimutatására negyvennyolc évet kellett várni: a felfedezés új fejezetet nyithat az erős kölcsönhatás vizsgálatában.