Urýchľovač zasadil ranu novej fyzike. Prečítajte si viac
Čo sa v CERN-e stalo?
Štandardný model predpovedá, že ak pripravíme miliardu B mezónov, uvidíme v priemere tri a pol takéhoto rozpadu. V celých číslach: ak by sme mali dve miliardy B mezónov, tak by sme mali uvidieť 7 takýchto rozpadov. Chyba predpovede je čosi menej ako 10 percent, teda malá.
A videli sme?
Výsledok experimentu je pozorovaných 3.2 rozpadu z miliardy, s chybou +/- 1 (30 percent z 3, pomerne veľká chyba). Teda pozorujeme v priemere to, čo predpovedáme v štandardnom modeli bez novej fyziky. Ak je v prírode supersymetria, jej príspevok sa musí vojsť do chyby pozorovania, tých +/- 1.
A nové je čo?
Nové je predovšetkým to, že nepozorujeme deficit. Lebo to, že počet hľadaných rozpadov nebude výrazné vyšší, sme už vedeli z nedávnej minulosti, ako sa presnosť experimentu postupne zdokonaľovala. Stredne hodnoty nám teda súhlasia. Experiment nevyžaduje od teórie, aby sa príspevok od supersymetrie odrátal od výsledku pre štandardný model.
Čo to znamená?
Experiment dnes povedal, že od štandardného modelu netreba nič odpočítať, štandardný model dáva správnu predpoveď.
Ale to asi nie je pre supersymetriu dobré.
Určite to neznamená vylúčenie existencie supersymetrie. Bezprostredne to znamená nové obmedzenie na niektoré (nie všetky) jej parametre, osobitne hmotnosti nových častíc.
Ako?
Sám som v minulosti prešiel detailmi výpočtu, z čoho mám aj článok v americkom odbornom časopise Physics Letters, a môj súčasný doktorand Peter Maták vykonal tento výpočet ako diplomovú prácu, ktorá, mimochodom, dostala najvyššie ocenenie: Cenu rektora UK.
Znalci vedia, že študovaný zriedkavý rozpad Bs mezónu sa deje vzájomnou anihiláciou (zánikom) kvarkov v mezóne. Ide o kvantový proces, čo znamená, že po anihilácii odrazu nastávajú všetky povolené možnosti, čo sa môžu ďalej diať, každá so svojou pravdepodobnosťou. Tieto pravdepodobnosti vieme počítať.
Ak zanedbáme málo pravdepodobné možnosti, tak podľa supersymetrie na krátky okamih vznikne Z bozón (tak je to aj v štandardnom modeli) alebo nový Higgsov bozón.
Oba bozóny sú tu v kvantových stavoch, v ktorých ich energia je rovná pôvodnej energii Bs mezónu a nie je rovná mc2, a hneď sa rozpadajú na pozorovaný pár mión antimión. Hovoríme, že takéto „virtuálne“ bozóny v rozpade v skutočnosti reálne nevznikli, iba ho sprostredkujú ako poslovia z ničoty (vákua) kvantového sveta.
Kvantové zákony sveta tak otvárajú možnosť zaznamenať v rozpade signál od ťažkých častíc, na ktorých tvorbu by sme potrebovali oveľa väčšiu energiu. Rozdiel medzi malou energiou Bs mezónu a veľkou energiou mc2 bozónu je tu podstatný. Pravdepodobnosť bozónu byť mediátorom rozpadu prudko klesá, keď tento rozdiel rastie.
Že z dnešného výsledku potom plynie predovšetkým prísnejšia podmienka na hmotnosť nových Higgsovych častíc. Tieto by mali byt o dosť ťažšie, ako bol doterajší limit.
Nové Higgsové častice?
Pripomeňme, že v supersymetrickej teórii máme namiesto jedného Higgsovho bozónu, čo sa veľmi podobá na Higgsov bozon v štandardnom modeli, ešte ďalšie iné dva neutrálne Higgsove bozóny a jeden elektricky nabitý Higgsov bozón. Hmotnosti nových Higgsovych bozónov spolu súvisia, dokonca tak, že sú s presnosťou do 10% rovnaké. Vieme povedať, že sú približne rovnaké, ale nevieme odvodiť, koľko táto zhruba rovnaká hmotnosť ma byt.
Ani nehádame?
Môžu byt veľmi ťažké, aj 10- až 20-krát ťažšie ako pozorovaný kandidát na najľahší Higgsov bozón s hmotnosťou 126 GeV. Žiaľ hmotnosti spomínaných ťažkých Higgsovych bozónov nesúvisia s hmotnosťou toho najľahšieho. Preto o nich prakticky nič nevieme. Napriek tomu, že kandidáta na (najľahší) Higgsov bozón sme už zaznamenali aj s jeho hmotnosťou.
A teraz sme sa dozvedeli čo?
Z dnešného výsledku sme sa poučili, že tieto ďalšie nove Higgsove častice sú ťažšie nad nejaký nový, sprísnený limit. To ale nemusí znamenať novy sprísnený limit pre hmotnosti supersymetrickych partnerov kvarkov či iných častíc štandardného modelu.
Čiže ten výsledok vás asi nepotešil?
Teória nám vopred ponúkala okienko, ktorým by sa možno dal pozorovať signál supersymetrie. Avšak príroda ponuku nevyužila. Stena je zamurovaná, okienko tam nie je. Dodatočné Higgsove bozóny sú žiaľ príliš ťažké.
