Είναι ένα νέο σωματίδιο, ή απλά μια απροσδόκητη επιτυχία των στατιστικών;

 Κατά την έρευνα για απαντήσεις σε μερικά από τα πιο μυστηριώδη και θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με το σύμπαν,ο 10 διεκατομμυρίων δολαρίων Ευρωπαϊκός επιταχυντής αδρονίων(LHC) του Ευρωπικού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών  (CERN) συγκέντρωσε τα φώτα της δημοσιότητας τα τελευταία χρόνια.
Την εβδομάδα που πέρασε τα βλέμματα των φυσικών στράφηκαν με ενθουσιασμό σε ένα πολύ μικρότερο και λιγότερο ισχυρό επιταχυντή  στον Τevatron  στην πόλη Batavia, στο Illinois, που έχει προγραμματιστεί να σταματήσει η λειτουργία του μετά τον Σεπτέμβριο. Ανάλογα με το τι συμβαίνει με την κρίση του προϋπολογισμού της Αμερικής , θα μπορούσε να σταματήσει και νωρίτερα.
Στον επιταχυντή Tevatron, μέρος του Εργαστηρίου υψηλών ενεργειών της Αμερικής  Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) , οι επιστήμονες είπαν ότι μπορεί να έχουν  βρει στοιχεία ενός σωματιδίου που ποτέ δεν έχει παρατηρηθεί στο παρελθόν. Αυτό θα σήμαινε ότι ένα ολοκαίνουριο δομικό συστατικό  της ύλης, θα πρέπει να προστεθεί  σε ό, τι οι φυσικοί γνωρίζουν για το σύμπαν.
Αλλά η λέξη-κλειδί είναι "μπορεί" - υπάρχει περίπου 1 στις 1.000 πιθανότητες να είναι ακριβώς μια απροσδόκητη επιτυχία των στατιστικών. Στις επόμενες εβδομάδες και μήνες, συμπληρωματικά δεδομένα από ανιχνευτές του εργαστηρίου Tevatron και το Μεγάλο επιταχυντή αδρονίων ( Large Hadron Collider) θα δώσει προφανώς μια πιο οριστική απάντηση για το αν πράγματι ένα νέο σωματίδιο έχει ανακαλυφθεί.
"Αν είναι αλήθεια, τότε είναι ασφαλώς πολύ σημαντικό. Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο αν», δήλωσε ο Csaba Csaki, αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Cornell, ο οποίος δεν συμμετείχε στο πείραμα. 
Τι είναι αυτό που ψάχνουν οι Φυσικοί με τους επιταχυντές υψηλών ενεργειών?
Η έρευνα με επιταχυντές σωματιδίων οδηγεί  συχνά σε μεγάλα ερωτήματα που αφορούν την ίδια την φύση της ύπαρξης: Γιατί  τα πάντα γύρω μας  έχουν μάζα;
Μια θεωρία που έχει κερδίσει πολλή προσοχή ,είναι ότι υπάρχει ένα σωματίδιο που ονομάζεται μποζόνιο Higgs που έχει την ιδιότητα  να δημιουργεί  σωματίδια με μάζα. Για το λόγο αυτό κρίθηκε ότι είναι το «σωματίδιο του Θεού» στη λαϊκή αντίληψη.

 Ο ανιχνευτής CDF στο Tevatron βοηθά τους επιστήμονες να αναζητήσουν νέα σωματίδια.Η πιθανή ανακάλυψη στο Tevatron δεν είναι ένα αντικείμενο που να ομοιάζει με σωματίδιο Higgs, δήλωσε ο Rob Roser, ένας επιστήμονας στο Fermilab, που εργάζεται  στον ανιχνευτή σωματιδίων του Tevatron,από  όπου προήλθαν τα νέα δεδομένα .
Αλλά αυτό δεν αποκλείει τη συμμετοχή των πιθανών νέων σωματιδίων στη εξήγηση του τρόπου δημιουργίας μάζας, λένε οι ειδικοί. Οι φυσικοί Εstiα Eichten, Kenneth Lane, και Adam Martin δήλωσαν ότι τα ευρήματα στον Tevatron μπορεί να είναι ένδειξη μιας  θεωρίας ας την ονομάσουμε προσωρινά  "Technicolor"που  περιλαμβάνει μια ολοκαίνουργια δύναμη που οδηγεί σε δημιουργία μάζας. Οι δυνάμεις που γνωρίζουμε στη φύση είναι η βαρύτητα, η ηλεκτρομαγντική δύναμη  και η ισχυρή και ασθενής πυρηνική δύναμη .Με τη θεωρία  "Technicolor" θα προστεθεί μία πέμπτη δύναμη.
Αυτή είναι όμως ,μόνο μια εξήγηση. Περισσότερη έρευνα χρειάζεται να γίνει, για να δούμε αν αυτό το περίεργο μήνυμα στον επιταχυντή  Tevatron προέρχεται από ένα νέο σωματίδιο με τέτοια σημασία.
Θα μπορούσε απλώς να είναι ένα νέο σωματίδιο. Μπορεί να μην είναι  το τέλος σε όλα αυτά που ξέρουμε.
Πώς έγινε αυτή η πιθανή ανακάλυψη.
Ο επιταχυντής Tevatron δημιουργεί  πρωτονία (θετικά φορτισμένα συστατικά των ατόμων) και αντι-πρωτόνια (αρνητικά φορτισμένα συστατικά της αντι-ύλης) με μεγάλες ταχύτητες τα σωματίδια αυτά  συγκρούονται και δημιουργούν υποατομικά σωματίδια. Δύο  ανιχνευτές καταγράφουν τι συμβαίνει σε αυτές τις συγκρούσεις, έτσι ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να αναλύσουν τα αποτελέσματα.
Η παραξενιά στα δεδομένα που ανακοινώθηκαν  έχει να κάνει με σωματίδια  που ονομάζονται μποζόνια W και μια ομάδα σωματιδίων που διασκορπίζονται σαν σπρέυ όταν ένα κουάρκ (άλλο υποατομικό σωματίδιο), προκύπτει από μια σύγκρουση.Τα μποζόνια W είναι φορείς της «ασθενούς πυρηνικής  δύναμης", που σχετίζεται  με τη ραδιενεργό διάσπαση και την πυρηνική σύντηξη.  Οι επιστήμονες εξέτασαν τα γεγονότα,τη σύγκρουση που παρήγαγαν το ένα W μποζόνιο και τα διάφορα  σωματίδια.
Παραδόξως, υπήρχε μια "απόκλιση"  των δεδομένων, όταν εξέτασαν τις ενέργειες και την ορμή των διαφόρων σωματιδίων. Φαίνεται ότι ένα νέο σωματίδιο πρέπει να  είχε παραχθεί, με βάση την αναμενόμενη μάζα των διαφόρων σωματιδίων.
Αλλά για  να θεωρηθεί η απόκλιση των δεδομένων ως μια απροσδόκητη επιτυχία ,  πρέπει να αποδειχθεί  ότι υπάρχει 1 περίπου σε 1000000  πιθανότητα στατιστικής απόκλισης. Τα τρέχοντα δεδομένα δείχνουν περίπου 1 στις 1.000 πιθανότητα να είναι στατιστική ανωμαλία? Πολλές μελέτες φυσικής που είχαν αυτό το επίπεδο ακρίβειας είχαν στη  συνέχεια ανατραπεί.
Οι επιστήμονες του Fermilab, επίσης, ανακοίνωσαν  πρόσφατα μια πιθανή ανακάλυψη  κάτι που το ονόμασαν  «προς τα εμπρός-πίσω κορυφή ασυμμετρία κουάρκ". Αυτό δεν ακούγεται τόσο προκλητικό όσο η « δυνητική  ανακάλυψη νέου σωματιδίου ", αλλά οι φυσικοί είναι ενθουσιασμένοι με αυτό, πάρα πολύ διότι οι  δύο αυτές παρατηρήσεις θα μπορούσαν πραγματικά να σχετίζονται.
Ο ενθουσιασμός υπάρχει γιατί  σπάνια παρουσιάζονται σημάδια μιας νέας αντίληψης στην επιστήμη της  φυσικής.
Το τέλος του Tevatron, η άνοδος του Large Hadron Collider.
Όλα αυτά θα μπορούσαν να αποδειχθούν  ένα κύκνειο άσμα για τον επιταχυντή Tevatron, η οποίος  έχει προγραμματιστεί να έχει τις  τελευταίες συγκρούσεις τον Σεπτέμβριο. Υπήρξαν συζητήσεις το τελευταίο έτος για την επέκταση της  λειτουργία του μέχρι το 2014, αλλά αυτό απορρίφθηκε λόγω έλλειψης κονδυλίων.Οι περικοπές στον προυπολογισμό στην Ουάσινγκτον θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ταχύτερο κλείσιμο.Υπάρχουν  αρκετά στοιχεία από το Tevatron για να  κρατήσουν τους επιστήμονες στο Fermilab απασχολημένους μετά το  κλείσιμο. Τουλάχιστον ένα ακόμη έτος για να μελετήσουν και να εξάγουν συμπεράσματα από το σύνολο των δεδομένων.
«Το αποτέλεσμα αυτό δεν είναι κάποιο είδος  παιχνιδιού για την επέκταση της λειτουργίας μας , απλά πρέπει να γίνει η λήξη του προγράμματος μας σωστά», δήλωσε ένας Φυσικός του Εργαστηρίου .
  Ο επιταχυντής Tevatron, που χτίστηκε στη δεκαετία του 1980, έχει την ικανότητα να συγκρούονται τα σωματίδια σε ενέργειες μέχρι 1 TeV. Ήταν ο υψηλότερης ενέργειας επιταχυντής στον κόσμο των σωματιδίων μέχρι που ο  Large Hadron Collider,κατασκευασμένος  υπόγεια στα σύνορα μεταξύ Γαλλίας και Ελβετίας,  ξεκίνησε τη  συγκρουση δεσμών σωματιδίων τον Νοέμβριο του 2009. Οι Ενέργειες στον  ευρωπαϊκό επιταχυντή θα φτάσουν  έως και 3,5 TeV, και θα επεκταθούν ως το 2014  στα 7 TeV , σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών.
Αν και ο Large Hadron Collider είναι πολύ πιο ισχυρός από ό, τι οTevatron, ο επιταχυντής των ΗΠΑ έχει το πλεονέκτημα να έχει πολύ περισσότερα χρόνια συλλογής δεδομένων. Μέσα σε   οκτώ χρόνια μια ομάδα 500 επιστημόνων έχει  καταγράψει  τρισεκατομμύρια συγκρούσεις. Ο ευρωπαϊκός επιταχυντής θα είναι σε θέση να συλλέξει περισσότερα δεδομένα πολύ πιο γρήγορα, ωστόσο αυτό προσφέρει δύναμη ελπίδας για χιλιάδες φυσικούς των  οποίων η θεωρητική εργασία δεν έχει ακόμη επικυρωθεί.
«Υπάρχει μια γενιά φυσικών, όπως εγώ, που μεγάλωσε χωρίς καμία πραγματική νέα ανακαλύψη στη φυσική σωματιδίων»,είπε ο καθηγητής Csaba Csaki . "Πιστεύουμε ότι τα πράγματα που περιμένουμε  τις δύο τελευταίες δεκαετίες, πιθανόν θα συμβούν  στα επόμενα ένα έως δύο έτη ."
Πηγή: CNN