Riavvio del Large Hadron Collider e ricerca di una quinta forza della natura | Large Hadron Collider

Il Large Hadron Collider L'(LHC) riprenderà venerdì dopo una pausa di tre anni e dovrebbe risolvere una questione scientifica sull’esistenza di una misteriosa anomalia che potrebbe indicare l’esistenza di una quinta forza fondamentale della natura.

risultati sconcertanti Ho accennato l’anno scorso Ha riacceso le speranze che il collisore lungo 20 miglia potesse fare una seconda enorme scoperta, più di un decennio dopo. bosone di Higgs.

“Ci stiamo avvicinando a questa corsa con più ottimismo sulla possibilità di una rivoluzione in arrivo”, ha affermato il dottor Mitesh Patel, un fisico delle particelle all’Imperial College di Londra il cui team è stato responsabile della ricerca l’anno scorso.

Finora, tutto ciò che è stato scoperto nell’LHC – compreso l’Higgs – è in linea con il cosiddetto Modulo standard. Questa è stata la teoria guida della fisica delle particelle sin dagli anni ’70, ma è nota per essere incompleta perché non riesce a spiegare alcuni dei misteri più profondi della fisica, come la natura della materia oscura.

Ma, Dati raccolti nell’esperimento LHCbuno dei quattro massicci rivelatori di particelle al Cern in Svizzera, che sembra mostrare che le particelle si comportano in un modo che non può essere spiegato dal modello standard.

L’esperimento ha esaminato il decadimento di particelle chiamate quark di bellezza, che dovrebbero decadere ad una velocità uguale in elettroni e nei loro cugini più pesanti, i muoni. Tuttavia, sembra che i quark beauty siano il 15% in meno di muoni, indicando che un fattore sconosciuto – potenzialmente una nuova forza – stava facendo pendere la bilancia. Due dei migliori candidati includono ipotetiche particelle che trasportano forza chiamate leptoquarks o Z primi.

“La posta in gioco è molto alta”, ha detto Patel. “Se lo confermiamo, sarà una rivoluzione del tipo che non abbiamo mai visto, sicuramente nella mia vita. Non vuoi rovinare tutto”.

Prima di chiudere l’LHC per un aggiornamento nel 2018, il team ha raccolto dati sufficienti per indicare che le probabilità erano circa mille per un risultato che si verifica per caso. Ma il gold standard per la fisica delle particelle è molto più rigoroso a un livello di confidenza di 3,5 metri, il che significa che sono necessari più dati prima che la scoperta venga annunciata. C’è anche una possibilità di vecchia data che qualche difetto sperimentale sconosciuto possa spiegare i risultati.

“Quando mostri questo risultato ai fisici delle particelle, il loro primo istinto è ‘Ragazzi avete fatto un casino’ piuttosto che una nuova forza della natura”, ha detto Patel. “A noi fisici piace essere al di sopra della certezza e uscire dall’altra parte”.

Nell’ultimo anno, l’aspettativa è aumentata da accenni di fisica più intriganti oltre il Modello Standard visto in altri esperimenti, compresi quelli recenti. Risultati inspiegabili del Fermilab negli Stati Uniti.

“Sembra che ora ci sia una serie di filamenti sciolti”, ha affermato il professor John Butterworth dell’University College di Londra, che sta lavorando all’esperimento Atlas del Large Hadron Collider. “Mi ha fatto iniziare a pensare che potesse esserci qualcosa a portata di mano da questa gara o dal prossimo round”.

Se l’LHC non riesce a rilevare una nuova scienza oltre il modello standard, ha detto Butterworth, ciò non rappresenterebbe un fallimento ma lascerebbe il campo “un po’ incerto” su dove dovremmo guardare dopo.

Il terzo round dovrebbe durare fino al 2026, dopo un aggiornamento che includeva l’installazione di ulteriori potenti magneti progettati per comprimere i protoni all’interno del collisore in fasci più fini e densi. Ciò aumenterà il tasso di collisioni di particelle all’interno dell’acceleratore, il che significa che gli scienziati saranno in grado di monitorare eventi rari con maggiore precisione.

“Il potenziale per la scoperta di nuove idee è ancora molto ampio”, ha affermato Ashutosh Kotwal, fisico sperimentale delle particelle alla Duke University negli Stati Uniti e co-presidente di un gruppo di ricerca sull’esperimento Atlas del Large Hadron Collider. “Va notato che i dati che abbiamo raccolto finora sono solo un decimo del totale. Che pianifichiamo. È troppo presto per perdersi d’animo”.