Mem-boot ulang Large Hadron Collider dan mencari kekuatan alam kelima | Collider Hadron Besar

Itu Collider Hadron Besar (LHC) akan dilanjutkan pada hari Jumat setelah jeda tiga tahun, dan diharapkan dapat menyelesaikan masalah ilmiah tentang apakah ada anomali misterius yang dapat mengindikasikan keberadaan kekuatan fundamental kelima alam.

hasil yang membingungkan Saya sebutkan tahun lalu Dia menyalakan kembali harapan bahwa penumbuk sepanjang 20 mil dapat membuat penemuan besar kedua, lebih dari satu dekade kemudian. Higgs boson.

“Kami akan memasuki perlombaan ini dengan lebih optimis tentang kemungkinan revolusi yang akan datang,” kata Dr. Mitesh Patel, fisikawan partikel di Imperial College London yang timnya bertanggung jawab atas penelitian tahun lalu.

Sejauh ini, segala sesuatu yang telah ditemukan di LHC – termasuk Higgs – sejalan dengan apa yang disebut Bentuk standar. Ini telah menjadi teori pemandu fisika partikel sejak tahun 1970-an, tetapi diketahui tidak lengkap karena gagal menjelaskan beberapa misteri terdalam fisika, seperti sifat materi gelap.

Tetapi, Data dikumpulkan dalam percobaan LHCbsalah satu dari empat detektor partikel masif di Cern di Swiss, yang tampaknya menunjukkan partikel berperilaku dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh Model Standar.

Eksperimen tersebut mengamati peluruhan partikel yang disebut quark kecantikan, yang diperkirakan akan meluruh dengan kecepatan yang sama menjadi elektron dan sepupunya yang lebih berat, muon. Namun, quark kecantikan tampaknya menjadi 15% lebih sedikit muon, menunjukkan bahwa faktor yang tidak diketahui – berpotensi menjadi kekuatan baru – sedang mengubah skala. Dua kandidat teratas termasuk partikel pembawa gaya hipotetis yang disebut leptoquark, atau bilangan prima Z.

“Taruhannya sangat tinggi,” kata Patel. “Jika kami mengkonfirmasi itu, itu akan menjadi revolusi yang belum pernah kami lihat – tentu saja dalam hidup saya. Anda tidak ingin mengacaukannya.”

Sebelum mematikan LHC untuk peningkatan pada tahun 2018, tim mengumpulkan data yang cukup untuk menunjukkan bahwa kemungkinannya kira-kira seribu untuk hasil yang terjadi secara kebetulan. Tetapi standar emas untuk fisika partikel jauh lebih ketat pada tingkat kepercayaan 3,5 meter, yang berarti lebih banyak data diperlukan sebelum penemuan diumumkan. Ada juga kemungkinan lama bahwa beberapa cacat eksperimental yang tidak diketahui dapat menjelaskan hasilnya.

“Ketika Anda menunjukkan hasil ini kepada fisikawan partikel, insting pertama mereka adalah, ‘Kalian mengacau’ daripada kekuatan alam yang baru,” kata Patel. “Kami fisikawan ingin berada di atas kepastian dan keluar dari sisi lain.”

Pada tahun lalu, harapan telah meningkat dengan petunjuk fisika yang lebih menarik di luar Model Standar yang terlihat dalam eksperimen lain, termasuk yang baru-baru ini. Hasil Fermilab yang Tidak Dapat Dijelaskan di Amerika Serikat.

“Tampaknya ada satu set filamen lepas sekarang,” kata Profesor John Butterworth dari University College London, yang mengerjakan percobaan Atlas dari Large Hadron Collider. “Itu membuat saya mulai berpikir mungkin ada sesuatu yang bisa dicapai dari balapan ini atau putaran berikutnya.”

Jika LHC gagal mendeteksi sains baru di luar Model Standar, kata Butterworth, itu tidak akan menunjukkan kegagalan tetapi akan membuat bidang “sedikit dalam kebingungan” tentang ke mana kita harus mencari selanjutnya.

Putaran ketiga diperkirakan akan berlangsung hingga 2026, setelah peningkatan yang mencakup pemasangan magnet kuat tambahan yang dirancang untuk mengompresi proton di dalam collider menjadi sinar yang lebih halus dan lebih padat. Ini akan meningkatkan laju tumbukan partikel di dalam akselerator, yang berarti bahwa para ilmuwan akan dapat memantau peristiwa langka dengan akurasi yang lebih tinggi.

“Potensi untuk menemukan ide-ide baru masih sangat besar,” kata Ashutosh Kotwal, fisikawan partikel eksperimental di Duke University di AS dan ketua bersama kelompok penelitian pada eksperimen Atlas Large Hadron Collider. bahwa data yang kami kumpulkan sejauh ini hanya sepersepuluh dari total. Itu kami rencanakan. Terlalu dini untuk berkecil hati.”