الاشتباه في وجود جسيم أثقل من هيجز بـ 6 مرات ولا يتناسب مع النموذج القياسي

كشفت تجربتان منفصلتان في مسرع الهادرونات الكبير في سارن وأطلس وCMS عن اختلافات في نواتج الاضمحلال التي تم إجراؤها بعد زيادة قدرة المسرع إلى 13 تيرا إلكترون فولت * البروفيسور إيلام جروس: يجب التأكيد على أنه من الواضح أن هذا تقلب إحصائي لأنه وفي كلا التجربتين النتائج ليست مهمة، لكن الحقيقة أنها تم اكتشافها في نفس البيئة المشبوهة

اكتشفت تجربتان منفصلتان في CERN "قفزات" بكتلة تتراوح بين 750-760 جيجا إلكترون فولت، وللمقارنة فإن كتلة بوزون هيغز المكتشف عام 2012 تبلغ حوالي 125 جيجا إلكترون فولت، أي إذا كان هناك جسيم له وتبلغ كتلته حوالي 750 جيجا إلكترون فولت، وهو أثقل بست مرات من هيجز. ونُشرت هذه الاكتشافات واحدة تلو الأخرى في مناسبة عامة بمنشأة سارن القريبة من جنيف، أمس (الثلاثاء).

منذ أبريل من هذا العام، يعمل مسرع LHC بطاقة عالية - 13 تيرا إلكترون فولت، فيما يعرف بالتشغيل 2. في التشغيل الأول، منذ تفعيله وبشكل أكثر دقة منذ العطل الذي حدث بعد وقت قصير من التشغيل الأول تم تشغيله فقط عند 7 ثم عند 8 تيرا إلكترون فولت، وهو ما كان كافيًا لاكتشاف بوزون هيغز.

الآن، وقبل إيقاف تشغيل المسرع لفترة الشتاء، عقد ممثلو Atlas وCMS أكبر تجربتين من بين التجارب الأربع التي تعمل في محور الحدث، وقالوا بشكل رئيسي إنه لم يتم الحصول على نتيجة مخالفة للنموذج القياسي في الفيزياء وذلك عندما كرروا التجارب التي تم فيها اكتشاف جسيمات في الماضي، باستثناء جسيم هيجز الذي لا توجد بيانات كافية عنه حتى الآن لاستعادته.
ويبدو أن التلميحات الأولى للفيزياء الجديدة التي ظهرت في نهاية الجولة الأولى قد اختفت في هذه الأثناء، لكن لا يزال هناك تلميح لاحتمال وجود جسيم جديد. في البداية كان جيم أولسن من جامعة برينستون يشارك في فريق CMS. بدأ بإدراج النتائج التي تؤكد النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وهي طريقة جيدة للتأكد من أن المسرع يعمل على النحو المنشود. وقال "النموذج القياسي في هذه المرحلة المبكرة لا يزال قويا". وأضاف كما ذكر أنه لا توجد بيانات كافية "لإعادة اكتشاف" هيغز، لكن هذا سيكون ممكنا في العام المقبل.

ووفقا له، في نهاية الجولة الأولى - قبل إيقاف الترقية في فبراير 2013، اكتشف كل من Atlas وCMS دليلا ضعيفا على وجود بوزون بكتلة 2 تيرا إلكترون فولت (TeV) أثقل بكثير من هيغز. - 125 جيجا إلكترون فولت. ومع ذلك، في التشغيل الجديد لنظام إدارة المحتوى (CMS) لم ير هذه العلامات مرة أخرى، "ليس لدينا بيانات كافية لاستبعاد وجودها، ولكن لا يزال يبدو من الممكن أن تكون الإشارات السابقة مجرد أصوات تنبيه. لا يوجد حتى الآن أي دليل على وجود جسيم محتمل ذو تناظر فائق يعرف باسم "الحافة". التناظر الفائق أو (SUSY) هي نظرية توسع النموذج القياسي بجسيمات أثقل وإيجاده هو أحد أهداف الجولة الثانية.

ولكن كما ذكرنا، لا يزال هناك أمل في وجود جسيم جديد. قدم أولسن نتائج تظهر سلسلة من الأحداث التي أنتجت فوتونين بقوة 750 جيجا إلكترون فولت، مما قد يشير إلى وجود جسيم جديد. ومع ذلك، فإن النتيجة لها دلالة إحصائية تبلغ 2.6 انحرافًا معياريًا، وهو ما يقترب من معيار فيزياء الجسيمات البالغ 3 انحرافات معيارية حيث تبدأ النتائج لتكون "مثيرة للاهتمام". ولكن لا يزال بعيدًا عن الانحرافات المعيارية الخمسة اللازمة لإعلان الاكتشاف. إذا كنت تعتقد أنك تحصل على نتيجة جيدة نظرًا لوجود عدد كبير من الأحداث المحتملة التي يتم البحث عنها، فإن هذا يقلل من الأهمية إلى 5، لذا من الممكن أن تظل لا شيء.

وتلاه مارومي كادو من مختبر المسرع الخطي في أورساي، فرنسا، نيابة عن مجموعة أطلس. كما أكد أيضًا ثبات النموذج القياسي، بل وتمكن من رؤية علامات وجود هيجز حتى عند الشدة الجديدة، لكن هذا لا يزال غير واضح. ووفقا له، لم يتم العثور على أي علامة على وجود SUSY أيضًا. لقد اكتشفوا بالفعل تلميحات عن وجود "الحافة"، لكنها كانت أقل وضوحًا مما كانت عليه في الجولة الأولى. ووفقا للاثنين، فإن حقيقة أن كلا التجربتين وجدت إشارات مماثلة تظهر أن هناك فرصة لوجود جسيم في الأفق في عام 2016، لكنه قد لا يزال مجرد صدفة.

النقطة الإسرائيلية هذه المرة - أحد العلماء الرئيسيين الذين أجروا التحليل الدكتور ليرون باراك، وهو أول إسرائيلي يحصل على صفة زميل ساران، منذ أن تم قبول إسرائيل كعضو في ساران قبل حوالي عامين.

ولم يشارك في هذا التحليل البروفيسور إيلام جروس من معهد وايزمان، وهو باحث في فيزياء الجسيمات والذي ترأس مجموعة اكتشاف هيغز في تجربة أطلس، رغم أن تحليل البيانات تم وفقا لنموذج إحصائي قام بتطويره مع عوفر فيتاليس. وفي مقابلة مع موقع العلماء بعد حضوره الحدث في جنيف، قال البروفيسور جروس:

"إنه تقلب في منطقة 750-760 GeV التي يراها كل من Atlas وCMS. القياسات متطابقة. المشكلة تكمن في الجسيم الذي يضمحل إلى فوتونين، فهو جسيم ثقيل لا يتناسب مع أي نموذج معروف، لذلك هناك الكثير من الشكوك".
وردا على سؤال حول خصائص الجسيم بهذه الكتلة، قال البروفيسور جروس: "من المستحيل تقدير (خصائصه AB) لأن هذا اكتشاف غير متوقع للغاية". أعتقد أن المنظرين سيتوصلون إلى فرضياتهم الخاصة قريبًا جدًا.

"من وجهة نظر تجريبية، هذا أمر مثير للاهتمام للغاية لأنه إذا كان تقلبًا إحصائيًا، فلماذا ظهر في كل من Atlas وCMS بنفس الكتلة؟ وحقيقة ظهورها بنفس الكتلة تقلل من تأثير "البحث في مكان آخر".
"يتحدث التأثير عن حقيقة أنه حتى لو كان هناك تذبذب عند 750 جيجا إلكترون فولت، فإنه إذا ظهر عند أي كتلة أخرى فإننا سنلفت الانتباه إليه أيضًا. لذا فإن السؤال ليس: ما هي فرصة التقلب عند 750 (وهي نسبة منخفضة جدًا، وقد حصل أطلس على ما يقرب من 4 سيجما وإذا أضفت نظام إدارة المحتوى (CMS) فستكون فرصة أقل - أي أهمية أعلى). والسؤال هو ما هي فرص رؤية تذبذب في نوع ما من الكتلة. وبالطبع هذه فرصة أكبر تقلل من أهمية الأطلس إلى حوالي 2 انحراف معياري، وهو أمر لم يعد يعقد له مؤتمر صحفي. لكن عليك أن تتذكر أن كل اكتشاف يبدأ بهذه الطريقة. في تقديري، من المحتمل أن يكون هذا تقلبًا إحصائيًا، ولكنه غير عادي للغاية وسنحتاج إلى ستة أشهر على الأقل، إن لم يكن أكثر، لجمع البيانات مرة أخرى ومعرفة ذلك".

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• وجود بوزون هيغز
• المادة المظلمة والطاقة المظلمة ومصير الكون - فصل من الكتاب الجديد "رحلة إلى فجر الكون"
• ويتوقع مجتمع الفيزيائيين اكتشافات جديدة مع إعادة تشغيل المسرع المحوري بعد ترقيته إلى 13 تيرا إلكترون فولت.