Jaribio limeundwa upya kikamilifu. Chembe zinazotambuliwa kama pions, kaon, nk zinaonyeshwa kwa rangi tofauti. Credit: CERN, LHCb Ushirikiano
Matokeo yaliyotangazwa na Jaribio Kubwa la Hadron Collider (LHCb) katika CERN zimefichua vidokezo zaidi vya matukio ambayo hayawezi kuelezewa na nadharia yetu ya sasa ya fizikia ya kimsingi.
Mnamo Machi 2020, jaribio kama hilo lilitoa ushahidi wa chembe zinazovunja moja ya kanuni za msingi za Kiwango Model - nadharia yetu bora ya chembe na nguvu - inayopendekeza uwezekano wa kuwepo kwa chembe mpya za msingi na nguvu.
Sasa, vipimo zaidi na wanafizikia katika Maabara ya Cavendish ya Cambridge wamepata athari sawa, na kuongeza kesi kwa fizikia mpya.
"Ukweli kwamba tumeona athari sawa na kama wenzetu walivyofanya mnamo Machi bila shaka huongeza nafasi kwamba tunaweza kuwa karibu na kugundua kitu kipya." - Harry Cliff
Muundo wa Kawaida hufafanua chembe zote zinazojulikana zinazounda ulimwengu na nguvu ambazo huingiliana kupitia. Imefaulu kila jaribio la majaribio hadi sasa, na bado wanafizikia wanajua ni lazima iwe haijakamilika. Haijumuishi nguvu ya uvutano, wala haiwezi kuhesabu jinsi maada ilitolewa wakati wa Big Bang, na haina chembe inayoweza kueleza jambo la ajabu la giza ambalo unajimu hutuambia kuwa limejaa mara tano zaidi ya vitu vinavyofanyiza ulimwengu unaoonekana unaotuzunguka.
Kwa hivyo, wanafizikia kwa muda mrefu wamekuwa wakiwinda ishara za fizikia zaidi ya Modeli ya Kawaida ambayo inaweza kutusaidia kushughulikia baadhi ya mafumbo haya.
Moja ya njia bora ya search kwa chembe mpya na nguvu ni kusoma chembe zinazojulikana kama uzuri quarks. Hawa ni binamu wa kigeni wa quarks ya juu na chini ambayo hufanya kiini cha kila chembe.
Warembo wa ajabu hawapo kwa wingi duniani kote kwani ni wa muda mfupi sana - huishi kwa wastani kwa trilioni moja ya sekunde kabla ya kubadilika au kuoza kuwa chembechembe nyingine. Hata hivyo, mabilioni ya vitumbua vya urembo hutolewa kila mwaka na kiongeza kasi cha chembe chembe cha CERN, Large Hadron Collider, ambazo hurekodiwa na kigunduzi kilichoundwa kwa makusudi kiitwacho LHCb.
Njia ya urembo quarks kuoza inaweza kuathiriwa na kuwepo kwa nguvu zisizogunduliwa au chembe. Mnamo Machi, timu ya wanafizikia katika LHCb ilitoa matokeo yanayoonyesha ushahidi kwamba warembo walikuwa wakioza na kuwa chembe zinazoitwa muons mara chache kuliko binamu zao nyepesi, elektroni. Hili haliwezekani kuelezewa katika Mfano wa Kawaida, ambao hushughulikia elektroni na muons sawa, mbali na ukweli kwamba elektroni ni karibu mara 200 nyepesi kuliko muons. Kama matokeo, quarks za urembo zinapaswa kuoza kuwa muons na elektroni kwa viwango sawa. Badala yake, wanafizikia katika LHCb waligundua kuwa kuoza kwa muon kulikuwa kunatokea karibu 85% mara nyingi kama kuoza kwa elektroni.
Tofauti kati ya matokeo ya LHCb na Muundo Wastani ilikuwa takriban vitengo vitatu vya makosa ya majaribio, au '3 sigma' kama inavyojulikana katika fizikia ya chembe. Hii inamaanisha kuwa kuna nafasi moja tu kati ya elfu moja ya matokeo kusababishwa na mabadiliko ya takwimu.
Kwa kudhani kuwa matokeo ni sahihi, maelezo yanayowezekana zaidi ni kwamba nguvu mpya inayovuta elektroni na muon zenye nguvu tofauti inaingilia jinsi quark hizi za urembo zinavyooza. Hata hivyo, ili kuwa na uhakika kama athari ni halisi data zaidi inahitajika ili kupunguza hitilafu ya majaribio. Ni wakati tu matokeo yanapofikia kikomo cha '5 sigma', kunapokuwa na chini ya nafasi moja kati ya milioni moja kutokana na bahati nasibu, ndipo wanafizikia wa chembe wataanza kuuchukulia kama uvumbuzi wa kweli.
"Ukweli kwamba tumeona athari kama vile wenzetu walivyofanya mnamo Machi bila shaka huongeza nafasi kwamba tunaweza kuwa karibu na kugundua kitu kipya," Dk. Harry Cliff kutoka Maabara ya Cavendish alisema. "Ni vizuri kutoa mwanga zaidi juu ya fumbo."
Leo kusababisha ilichunguza miozo miwili mipya ya urembo kutoka kwa familia moja ya uozo kama ilivyotumika katika matokeo ya Machi. Timu ilipata athari sawa - kuoza kwa muon kulifanyika tu karibu 70% mara nyingi elektroni huharibika. Wakati huu kosa ni kubwa, ikimaanisha kuwa kupotoka ni karibu '2 sigma', ikimaanisha kuwa kuna nafasi zaidi ya 2% ya kuwa kwa sababu ya quirk ya takwimu. Ingawa matokeo hayajitokezi yenyewe, yanaongeza usaidizi zaidi kwa rundo linaloongezeka la ushahidi kwamba kuna nguvu mpya za kimsingi zinazosubiri kugunduliwa.
"Furaha katika Large Hadron Collider inaongezeka wakati kigunduzi kilichoboreshwa cha LHCb kinakaribia kuwashwa na data zaidi kukusanywa ambayo itatoa takwimu muhimu za kudai au kukanusha ugunduzi mkubwa," alisema Profesa Val Gibson, Maabara ya Cavendish.
