Pozorování extrémně vzácného jevu nadějí pro Teorii všeho  
V datech Velkého hadronového srážeče vytěžili nesmírně vzácné rozpady mezonů B na mion a antimion. Všichni se teď těší na nová data z restartu LHC.

 

Mocný detektor CMS, LHC. Kredit: CERN
Mocný detektor CMS, LHC. Kredit: CERN

Evropský zázrak vědy v CERNu, Velký hadronový srážeč (LHC), se hřál na výsluní celosvětové slávy v létě 2012, kdy na konferenci v australském Melbourne ohlásili objevení Higgsova bosonu. V únoru 2013 se komplex LHC uložil k pomyslnému zimnímu spánku a prošel intenzivní technickou kontrolou a vylepšeními. Je květen 2015 a LHC se pomalu vrací do hry o největší tajemství a záhady vesmíru. Početné týmy fyziků z obsluhy LHC se ale během dlouhého restartu LHC úplně nerozutekly na dva roky prázdniny, protože věda přece nikdy nespí. Vědci těžili z ohromné spousty dat sesbíraných v CERNu a před pár dny oficiálně oznámili pozorování extrémně vzácného jevu, které může mít dalekosáhlé důsledky a nakonec může zacloumat i s doposud velmi robustním a vůči změnám odolným Standardním modelem částicové fyziky.

Standardní model částicové fyziky. Kredit: MissMJ / Wikimedia Commons.
Standardní model částicové fyziky. Kredit: MissMJ / Wikimedia Commons.


Napínavý příběh tohoto objevu ukazuje, jak prospěšná je ve vědě konkurence a jak ještě mnohem více vědě prospívá ochota nesedět na svých výsledcích jako oviraptor na vejcích a sdílet je se svými konkurenty. Jde o to, že na dotyčném objevu intenzivně pracovaly hned dva konkurenční týmy uvnitř CERNu – tým detektoru CMS, tedy Compact Muon Solenoid a tým experimentu LHC beauty (LHCb). Oba tyto týmy se snažili chytit přízrak, čili pozorovat rozpad mezonů B – konkrétně „neutrálních“ mezonů B a „podivných“ mezonů B.

Tým experimentu LHC beauty. Kredit: CERN.
Tým experimentu LHC beauty. Kredit: CERN.

Mezony se skládají vždy z jednoho kvarku a jednoho antikvarku, svázaných silnou interakcí. Všechny mezony B mají jen krátký život a brzy se rozpadají na jiné mezony. Někdy, ve velice výjimečných případech, by se měly rozpadat na pár mionů (muonů), takové těžší verze elektronu a jeho antičástice, tedy antimionu (antimuonu). Proč by zrovna tyhle rozpady měly být tak zajímavé? Jde o to, že právě je Standardní model počítá s velkou přesností. Miony je také relativně snadné ulovit v experimentu a dá se s nimi velmi přesně pracovat.

Vzácný rozpad mezonu B detektoru CMS. Kredit: CMS / CERN.
Vzácný rozpad mezonu B detektoru CMS. Kredit: CMS / CERN.

Podle výpočtů Standardního modelu se na pár mion – antimion rozpadnou vždy čtyři podivné mezony B z jedné miliardy a dokonce jenom jeden neutrální mezon B z deseti miliard. To je doopravdy hodně málo a nikomu se doposud nepovedlo takový rozpad potvrdit. Když oba dva konkurenční týmy z CERNu zveřejnily v červenci 2013 své výsledky každý zvlášť, tak jim to tehdy v analýzách nevyšlo. Až po nových kombinovaných analýzách v časopisu Nature slavnostně zaznělo, že vědci CERNu doopravdy pozorovali rozpad mezonů B. Je pikantní, že potvrdili Standardní model částicové fyziky, ale zároveň odkryli jeho další neprobádanou oblast. Podivné mezony B se rozpadají na páry mion – antimion přesně tak, jak předpovídal Standardní model. Jenže neutrální mezony B se rozpadají čtyřikrát častěji, než by měly, což je prý velmi zajímavé.

Vzácný rozpad mezonu B v experimentu LHCb. Kredit: LHCb / CERN
Vzácný rozpad mezonu B v experimentu LHCb. Kredit: LHCb / CERN


Častější rozpad neutrálních mezonů B totiž předpovídají některé teorie, které sahají až za Standardní model. Pozorování vzácného rozpadu by mohlo mezi těmito teoriemi udělat čistku. Touhy částicových fyziků se teď o to víc upínají k novému ostrému startu Velkého hadronového srážeče. Brzy by se měla objevit záplava nových dat, která snad více vyjasní situaci s rozpady mezonů B. Buď se ukáže, že rozpady mezonů B ve skutečnosti dobře pasují do Standardního modelu anebo nás čeká fyzikální divočina.


 


B_s meson decaying to two muons in CMS (candidate event). Kredit: CMS Experiment.



Morimitsu Tanimoto, Probing supersymmetry in B meson decays facing the recent LHC data. Kredit: NTU-CTS.



Literatura
The Conversation 15. 5. 2015, Wikipedia (B meson).

Datum: 19.05.2015
Tisk článku

Související články:

Srážky atomových jader olova produkují kvark-gluonové plazma     Autor: Vladimír Wagner (02.12.2010)
Není teplota jako teplota a chladno jako chladno     Autor: Vladimír Wagner (03.01.2011)
99,97% koncentrát temné hmoty se jmenuje Segue 1     Autor: Dagmar Gregorová (09.08.2011)
100 metrů v podzemí aneb výprava do CERNu a letošní Nobelova cena     Autor: Vladimír Pecha (25.10.2013)
500 mílový neutrinový experiment Fermilabu odstartoval     Autor: Stanislav Mihulka (07.10.2014)



Diskuze:

Ano, základní principy vědy

Oldřich Horák,2015-05-20 14:12:33

jdou proti základním principům ekonomických teorií kapitalismu.
Utajování a patentování jen brzdí výzkum a pokrok. Konkurence je věcí dobrou, ale pokud je doprovázena i vzájemnou kooperací, tak to jen zvýší pravděpodobnost a rychlost nového objevu - každý jde trochu jinou cestou a s trochu jinými prostředky a uveřejněné výsledky mohou posunout druhou stranu, která zas zveřejní mezivýsledky a pomůže první straně.
Bez podpory základního výzkum bez očekávání zisku z něj by v podstatě nevzniklo nic. Čím by asi firma Edison rozsvítila první žárovku, kdyby nebylo nezištného základního výzkumu elektřiny a původně až naivních pokusů s pár dráty, magnety a vznikem elektrického proudu prvního generátoru. Každý patent na tyto základní objevy by vše jen zpomalil.

Odpovědět


Re: Ano, základní principy vědy

Jenda Krynický,2015-05-20 15:51:32

Utajování a patentování dovoluje, aby ti, co bádají za své, získali alespoň občas vložené prostředky zpět. Důležitá otázka je JAK dlouho by v té které oblasti měly patenty platit, tak aby možnost zisku lákala k investicím do výzkumu, ale zároveň aby nedošlo k přílišné stagnaci a postupné přeměně kdysi technologických firem na sbírku právníků ždímajících ostatní na patentových sporech.
Každopádně ať už si o teoriích kapitalismu myslíte cokoli, praxe socialismu své výsledky ukázala. Mimo základní výzkum a malé skupinky bych ho netahal.

Odpovědět


Re: Re: Ano, základní principy vědy

Martin Plec,2015-05-20 19:26:41

"Utajování a patentování dovoluje, aby ti, co bádají za své, získali alespoň občas vložené prostředky zpět." To si nemyslím. K tomu, aby vám patent k něčemu byl, musíte být schopen jej zpeněžit, a to většina bádajících nedovede. Takže patenty ve své většině přinesou hlavní prospěch především investorům, nikoli těm, co objev učinili. A tak se vracíme k tomu, co napsal Oldřich Horák.

Samozřejmě, můžete poukazovat třeba na drahý vývoj léků, který je potřeba zaplatit. Ale i zde si dovolím tvrdit, že ti, co vyvíjejí drahé léky, to dokážou jen díky objevům svých předchůdců, kteří si své objevy nepatentovali, nebo jejich patenty již vypršely.

Podotýkám, že svůj názor nemám podložený žádným výzkumem.

Odpovědět


Re: Ano, základní principy vědy

Jiří Král,2015-05-24 02:51:22

Zakladni vyzkum se vetsinou pohybuje na same hrane technickych moznosti. Z valne vetsiny se sklada z velmi pracnych a slozitych metod, jak vubec porozumet chovani detekcnich pristroju a pozadi signalu. To je take misto, kde muze dojit k nejvice omylum. Pokud dve naprosto nezavisla a +- soubezne publikovana mereni daji stejny vysledek, je dost velka pravdepodobnost, ze to bude spravne.

Druhy duvod je naprosto kapitalisticky ekonomicky. Tymy provadejici dany vyzkum vetsinou stejne nakonec soutezi u sve narodni grantove agentury o jeden balik benez. Jenom blazen by pomahal konkurenci ;)

Tedy utajovani mezivysledku je naprosto esencialni at uz z ekonomickych duvodu danych tymu a nebo z duvodu kontroly spravnosti vysledku.

Prirodni jevy nelze patentovat.

Odpovědět

Jeden z deseti miliard?

Jenda Krynický,2015-05-19 22:46:29

Kolik těch rozpadů pozorovali, že mohou říct, že je jich čtyřikrát víc než by mělo? Jaká je statistická chyba?

Odpovědět


Re: Jeden z deseti miliard?

Pavel A1,2015-05-20 00:09:16

Zpráva o měření je na http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/#P5p. Je to na úrovni významnosti 3,7 sigma, tedy to ještě (pro fyzika) není objev (to by musela být významnost větší než 5 sigma), ale je to něco, co stojí za to dále zkoumat.

Odpovědět


Re: Re: Jeden z deseti miliard?

Jiří Král,2015-05-24 02:30:08

Kombinovana data z obou experimentu jdou nad 6 sigma.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz