Hipotetyczny superciężki bozon, którego ślady znaleziono niedawno w Wielkim Zderzaczu Hadronów, może nie być pierwszym przedstawicielem „nowej fizyki”, ale kombinacją sześciu najlepszych kwarków i sześciu antykwarków, piszą fizycy w artykule opublikowanym w elektronicznej bibliotece Arxiv.org
W grudniu 2015 r. W sieciach społecznościowych i mikroblogach zaczęły krążyć plotki, że LHC był w stanie wykryć ślady „nowej fizyki” w postaci superciężkiego bozonu, którego rozpad wytwarza pary fotonów o łącznej energii 750 gigaelektronowoltów. Dla porównania bozon Higgsa ma masę 126 GeV, a górny kwark, najcięższa cząstka elementarna, waży 173 GeV, czyli cztery razy mniej niż masa cząstki, która wyprodukowała fotony.
Naukowcy z CERN mogli ogłosić odkrycie „nowej fizyki” już w marcu, podczas dorocznej konferencji poświęconej najnowszym wynikom LHC. Zdecydowali się jednak tego nie robić, jak podają źródła w środowisku naukowym, ze względu na fakt, że poziom wiarygodności odkrycia - najważniejszego parametru dla fizyki cząstek elementarnych - ledwo osiągnął poziom 5 sigma.
Colin Frogatt z University of Glasgow (Szkocja) i jego kolega Holger Nielsen, jeden z twórców teorii strun w Niels Bohr Institute (Dania), deklarują, że nie jest konieczne wymyślanie „nowej fizyki”, aby takie cząstki istniały - możliwe, że wybuch ten został wygenerowany przez specjalny system kilkunastu zwykłych kwarków.
Jak wyjaśniają fizycy, w pewnych okolicznościach dwie lub więcej cząsteczek elementarnych może tworzyć specjalne „stany związane”, w których swoboda ich ruchu jest ograniczona wzajemną interakcją i w których nie mogą one opuścić układu bez zastosowania energii z zewnętrznego źródła. Najprostszym przykładem takiego układu jest zwykły atom wodoru - składa się on z dwóch cząstek, elektronu i protonu, połączonych ze sobą i niezdolnych do przerwania tego wiązania bez „pomocy” utleniaczy lub fotonów.
Według obliczeń Froggatta i Nielsena podobny stan, bardzo stabilny, może powstać w układzie sześciu „zwykłych” kwarków górnych i ich sześciu antypodów - antykwarków górnych. Zdaniem naukowców wymiana bozonów Higgsa i gluonów między tymi cząstkami wytworzy siły, które czynią taką kwazimolekułę wyjątkowo stabilną.
W sumie masa tych cząstek wynosi około 2000 GeV, co oznacza, że około 1350 GeV to energia wiązań między cząstkami. Zdaniem Lubosa Motla, słynnego czeskiego fizyka teoretycznego, który pracował na Harvardzie, tak wysoka energia wiązania będzie trudna do wyjaśnienia, ale w zasadzie da się to zrobić.
Innym problemem związanym z rozwiązaniem Froggatta i Nielsena jest to, że rozpad takiego „kolektywu” na parę fotonów jest jednym z najrzadszych wariantów anihilacji tej cząstki. Innymi słowy, LHC powinien był początkowo „zobaczyć” inne warianty rozpadu cząstki S, a nie parę fotonów o energii 750 GeV.
Film promocyjny:
„Niezwykle trudno sobie wyobrazić, jak tak złożona struktura w ogóle przechodzi przez proces anihilacji - wszystkie 12 cząstek w niej powinno zniknąć niemal natychmiast. Może się to zdarzyć tylko w bardzo szczególnych sytuacjach. W każdym razie prostota tego modelu jest niezwykle atrakcyjna, zwłaszcza jeśli nie znajdziemy śladów naprawdę nowej fizyki”- skomentował badanie Motl.