تم اكتشاف شذوذ في بيانات CERN - هل الفيزياء الجديدة حصان أم حمار وحشي؟

إذا كان هناك انحراف معياري عن التنبؤ، يحاول المجربون معرفة ما إذا كان هناك خطأ ما في البيانات. إنهم يتحققون بشكل متكرر من اتساق الآلات والإحصائيات ويمكنهم القول، على وجه اليقين، أن هناك تناقضًا حقيقيًا.

إذا كان هناك انحراف معياري عن التنبؤ، يحاول المجربون معرفة ما إذا كان هناك خطأ ما في البيانات. إنهم يتحققون بشكل متكرر من اتساق الآلات والإحصائيات ويمكنهم القول، على وجه اليقين، أن هناك تناقضًا حقيقيًا.

إذا سمعت دقات حوافر، فالمنطق يقول على الأرجح أن سببها حصان. ومع ذلك، لا تزال هناك فرصة لسماع حمار وحشي. يطبق الفيزيائيون في مسرع الجسيمات LHCb في سارن بالقرب من جنيف هذا المنطق على اكتشاف غير عادي ظهر من تحليل البيانات حول جسيم يسمى الغذاء B.

يتحلل واحد من كل مليون من الأطعمة B إلى غذاء محفز للكاتيون (K) واثنين من الميونات. يمكن أن يحدث التحلل بعدة طرق مختلفة، ولذلك يصنفها الفيزيائيون فيما يسمونه "الصناديق". يتنبأ النموذج القياسي بدقة بفرصة حدوث جميع زوايا جميع أنواع الانحلال في كل "صندوق". وستكون التجارب قادرة على قياس هذا الاحتمال، بحيث يكون قابلاً للملاحظة. وأي اختلاف بين الملاحظات والتنبؤ قد يشير إلى فيزياء جديدة.

وقد وجد نيكولا سيرا من مصادم الهادرونات الكبير، وهو أحد محللي بيانات اضمحلال الكتلة B لعام 2011، وزملاؤه مثل هذا الاختلاف. "معظم الملاحظات التي فحصناها في هذا التحليل كانت قريبة من توقعات النموذج القياسي، ولكن في إحدى الملاحظات رأينا تناقضًا مع النموذج." قال.

في مصطلحات "سيجما" التي يستخدمها الفيزيائيون لوصف أهمية النتائج، فإن الفرق بين التنبؤ والقياسات الفعلية هو 3.7 سيجما - وهو ما قد يشير إلى فيزياء جديدة، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتأكيد ذلك. عندما أخذوا في الاعتبار احتمال ملاحظة انحراف معياري معين في جميع البيانات التي درسوها حتى الآن، انخفض الاحتمال إلى 2.8 سيجما أو احتمال نصف بالمائة أن يكون الانحراف المعياري ناتجًا عن التقلبات الإحصائية (المعيار الذهبي للكشف هو 5 سيجما). كما نتذكر من بوزون هيغز).

نظر فريق من المنظرين إلى نفس الانحلال وأضافوا ملاحظات إضافية إلى تلك التي أدرجتها مجموعة LHCb. واكتشفوا نمطًا ثابتًا من الانحرافات المعيارية التي رفعت قيمة سيجما إلى 4.5. وهذا يكاد يكون على مستوى الاكتشاف، ولكن لا يزال في مجال المعلمات التي تمثل القياسات وجود فيزياء جديدة. هذه المعلمات أكثر شمولاً من تلك المستخدمة من قبل أعضاء فريق LHCb.

يقول سيرا: "إن التفسير النظري مثير للاهتمام للغاية، ولا يمكن إنكاره". "شينسين، يجب أن أركز على البيانات نفسها وليس على التفسير. إذا رأينا شيئًا مختلفًا عن التوقعات، فمن المهم أن نفهم ما إذا كان النمط حقيقيًا أم لا".

إذا كان هناك انحراف معياري عن التنبؤ، يحاول المجربون معرفة ما إذا كان هناك خطأ ما في البيانات. إنهم ينظرون مرارًا وتكرارًا إلى اتساق الآلات والإحصائيات ويمكنهم القول، على وجه اليقين، أن هناك تناقضًا حقيقيًا.

"المقالة التجريبية تعرض البيانات فقط. والمادة النظرية هي التي تعطي التفسير. يقول يواكيم ماتياس، المنظر من جامعة برشلونة وأحد مؤلفي المقال: "إن الأمر يتعلق بقطعتين من اللغز وكلاهما يتناسبان معًا بشكل جميل". "لقد وجد المجربون انحرافًا معياريًا وأظهر المنظرون أنه يمكن تفسيره لأول مرة في إطار صورة متسقة."

تعتبر البيانات المستمدة من هذه التحليلات المحددة لمصادم LHCb واعدة، وتشجعها الإمكانيات النظرية المذكورة في الورقة الناشئة عن بيانات LHCb المجمعة. ومع ذلك، فقط عندما تتلقى مجموعة البيانات بأكملها نفس المعالجة المرجعية، سيتمكن الفيزيائيون من تحديد ما إذا كان هذا الاضمحلال هو حصان أم حمار وحشي.
بدأ فريق LHCb في تحليل قاعدة البيانات بأكملها، وبالتالي مضاعفة كمية البيانات التي تم فحصها ثلاث مرات مقارنة بتلك التي تظهر في المقالة. ويتوقعون تحديث النتائج في العام المقبل. يقول كل من التجريبيين والمنظرين إن الجهد المشترك بين فرقهم هو وحده الذي سيسمح لهم بتحديد ما إذا كان الشذوذ في الفيزياء الجديدة حقيقيًا بالفعل.

معجل الجسيمات مغلق حاليًا للتجديدات ومن المقرر إعادة فتحه في عام 2015 بضعف طاقته الحالية.

للحصول على معلومات على موقع CERN