Podzemný experiment možno narazil na „svätý grál“. Častica zo srdca Slnka by prevrátila naruby zákony fyziky

Podzemná nádoba na tekutý xenón v Taliansku možno práve objavila novú časticu, ktorá sa zrodila v srdci Slnka. Keby sa to skutočne stalo, mohla by zmeniť zákony fyziky, ktoré platia približne 50 rokov.

Objav hodný nobelovky

Vedci vytvorili podzemnú nádrž, aby hľadali temnú hmotu, nepolapiteľný materiál, ktorý tvorí 85 percent všetkej hmoty vo vesmíre. Vedci vedia, že temná hmota existuje, pretože dokážu zmerať spôsob, akým jej gravitácia ovplyvňuje ďaleké galaxie, ale nikdy predtým ju priamo nezistili.

Preto medzinárodná skupina vedcov postavila v talianskom národnom laboratóriu Gran Sasso tento experiment. Nádoba je naplnená 3,2 metrickými tonami tekutého xenónu a tieto atómy reagujú s malými časticami, keď sa zrážajú.

Každá interakcia alebo „udalosť“ vytvára záblesk svetla a vylučuje elektróny. Teoreticky je tento experiment dostatočne citlivý na detekciu interakcií s časticami temnej hmoty. 

V najnovšej verzii experimentu vedci očakávali, že stroj zistí 232 udalostí do jedného roka na základe známych častíc. Namiesto toho zistil 285 udalostí, teda o 53 viac, ako sa predpokladalo.

Množstvo energie uvoľnenej v týchto mimoriadnych udalostiach navyše zodpovedalo predpokladaným energiám doteraz neobjavenej častice nazývanej solárny axión. Ide o typ častice, o ktorej fyzici predpokladajú, že existuje, ale ešte nikdy ju nespozorovali.

„Hypotetická častica, ktorá by mohla potenciálne vysvetliť údaje experimentu XENON, je príliš ťažká na to, aby bola temná hmota, ale mohlo by ju vytvoriť Slnko,“ povedal pre Business Insider Sean Carroll, fyzik z Kalifornského technologického inštitútu.

„Keby to bola pravda, bolo by to veľmi dôležité. Bolo by to objav hodný Nobelovej ceny.“ Je však tiež možné, že interakcie boli anomálie, ktoré sa stále objavujú vo vysoko citlivých fyzikálnych experimentoch, ako je XENON.

„Zaseknutá“ fyzika

Časticoví fyzici študujú najmenšie, najzákladnejšie súčasti vesmíru - elementárne častice, ako sú kvarky a gluóny, spolu so silami, ako je gravitácia a elektromagnetizmus.

„Časticová fyzika je dôležitou súčasťou modernej fyziky, ale už je dlho zaseknutá na jednom mieste. Posledný skutočne prekvapivý objav v časticovej fyzike bol v sedemdesiatych rokoch,“ povedal Carroll.

V tom čase vznikol tzv. štandardný model časticovej fyziky- súbor všetkých pravidiel, ktoré popisujú všetky častice, ktoré vedci objavili a ako medzi sebou vzájomne pôsobia.

„Tým dokážeme v podstate vysvetliť každú jednú vec, ktorú vidíme v laboratóriu fyziky častíc,“ uviedol Aaron Manalaysay, fyzik, ktorý skúma temnú hmotu. „Je to pravdepodobne najpresnejší vedecký model v histórii. Máme však aj dobrý dôvod myslieť si, že to nie je najzákladnejší model prírody, ktorý existuje.“

Fyzici majú stopy, že model úplne nezachytáva správanie nášho vesmíru, a ich nepriame pozorovanie temnej hmoty medzi ne patrí. Zatiaľ však musia priamo zistiť časticu, ktorá je mimo štandardného modelu.

Preto by to bola taká veľká vec, keby XENON spomínaný axión skutočne našiel. „Bol by to prvý konkrétny objav nad rámec štandardného modelu,“ povedal Manalaysay. „Je to taký svätý grál vo fyzike častíc.“

Bez ďalších dôkazov však ešte nikto nemôže oslavovať. Doteraz totiž mohli niekoľké teórie vysvetliť niektoré udalosti, ktoré videli vedci pracujúci na experimente XENON.

Neposlušné neutrína by mohli poukazovať na novú fyziku

Ďalším možným vysvetlením 53 udalostí XENONu je, že interakcie mohli viesť neutrína, subatomárne častice bez elektrického náboja. To by však odporovalo aj známym fyzikálnym zákonom, pretože by to znamenalo, že neutrína majú magnetické pole oveľa väčšie, než predpokladal štandardný model. „To by mohlo poukazovať na novú fyziku nad rámec štandardného modelu,“ uviedol Manalaysay.

Nebolo by to prvýkrát, čo neutrína porušili pravidlá. Podľa štandardného modelu by neutrína nemali mať hmotnosť, napriek tomu majú. Zistenie, že majú veľké magnetické pole, by bolo ďalším vodítkom, že v modeli niečo chýba. „Neutrína sú skutočne zvláštne a my im naozaj nerozumieme,“ dodal Manalaysay.

Je tiež možné, že sa mimoriadne udalosti XENONu vôbec nestali, aj keď to je nepravdepodobné. Vedci vypočítali, aká je šanca, že zistené udalosti boli spôsobené náhodnou fluktuáciou. Vyšla im hodnota 2:10 000.

Signály však mohli pochádzať z iných interakcií častíc, čo spôsobuje, že ich vysvetlenie je oveľa menej zaujímavé ako axióny alebo neutrína. Mimoriadne udalosti mohli pochádzať z malých množstiev tridia, rádioaktívneho izotopu vodíka, ktorý sa rozpadol vo vnútri kade. Podľa Manalaysaya by izotopy argónu mali podobný účinok.