Penemuan partikel langka mungkin menimbulkan keraguan terhadap teori fisika populer
Diagram ini menggambarkan tumbukan dua proton di dalam Large Hadron Collider, menciptakan semburan partikel lain, termasuk meson B_s (biru) yang meluruh menjadi dua muon (ungu). (LHCb)
Pengukuran partikel yang sangat langka dari alat penghancur atom terbesar di dunia dapat menimbulkan keraguan terhadap teori populer tentang unsur penyusun dasar alam semesta, termasuk materi gelap.
Fisikawan di Large Hadron Collider (LHC) di Swiss telah mengukur jenis transformasi partikel tertentu untuk pertama kalinya dan menemukan bahwa hal ini terjadi sesering yang diperkirakan oleh teori dominan fisika partikel, yang disebut teori fisika partikel. Model Standar.
Pengukuran ini masih bersifat awal – para peneliti belum mengumpulkan cukup data untuk memastikan bahwa apa yang mereka lihat bukanlah kejadian acak. Namun, fakta bahwa observasi awal sangat cocok dengan prediksi Model Standar bukanlah pertanda baik bagi apa yang oleh para ilmuwan disebut sebagai “fisika baru”, seperti partikel baru yang tidak diprediksi oleh Model Standar.
Salah satu teori fisika baru yang paling populer adalah gagasan “supersimetri” — bahwa semua partikel subatom yang diketahui memiliki partikel “superpartner” yang belum teramati. Jika superpartner ini ada, mereka dapat membantu menjelaskan beberapa misteri fisika yang terus-menerus, seperti sifat materi gelap, debu tak kasat mata yang diduga menyusun seperempat alam semesta Para ilmuwan berpendapat materi gelap sebenarnya terdiri dari partikel supersimetris yang belum terdeteksi.
Sedangkan pengukuran baru, dilaporkan hari ini (12 November) oleh fisikawan di Large Hadron Collider’s Percobaan LHCbtidak menyangkal gagasan ini, juga tidak mendukungnya. (Foto: Penghancur Atom (LHC) Terbesar di Dunia)
“Banyak teori fisika baru yang terpukul oleh kesesuaian yang sangat baik antara prediksi Model Standar dan laju pengamatan,” tulis fisikawan partikel Tommaso Dorigo, yang mengerjakan eksperimen terpisah di Large Hadron Collider yang disebut CMS, hari ini. di blognya.
Paling langka yang pernah dilihat
Para ilmuwan LHCb melaporkan mengamati tanda-tanda partikel yang disebut meson B_s (“B-sub-S”), yang terbuat dari anti-quark bawah yang terikat pada quark asing (“bawah” dan ” “aneh” adalah dua jenis quark, dan anti-quark adalah partikel mitra antimateri dari quark materi normal), yang meluruh menjadi dua partikel yang disebut muon.
Meson B adalah partikel tidak stabil yang biasanya tidak ditemukan di Bumi, namun terkadang tercipta ketika proton saling bertabrakan setelah bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya mengelilingi bumi. Cincin bawah tanah LHC sepanjang 17 mil (27 kilometer).. Ledakan yang diakibatkannya menciptakan banyak sekali partikel eksotik, termasuk sejumlah besar meson B.
Partikel-partikel ini diperkirakan akan meluruh menjadi pasangan muon berdasarkan Model Standar, namun sangat jarang terjadi – sekitar tiga kali dalam setiap 1 miliar total peluruhan meson B. Biasanya partikel tersebut berubah menjadi benda lain.
Eksperimen fisika partikel, termasuk penumbuk Tevatron yang sekarang sudah tidak digunakan lagi di Illinois, telah mencari peluruhan ini selama dua dekade, namun belum berhasil sampai sekarang. Pada bulan Maret tahun ini, fisikawan LHCb mengumumkan bahwa mereka akan melakukan hal tersebut telah membatasi seberapa sering pembusukan dapat terjaditetapi sekarang mereka melaporkan bukti pertama terjadinya hal tersebut.
“Ini adalah demonstrasi yang baik atas kemampuan mereka dalam memilih mode peluruhan yang sangat langka ini dan tampaknya melihat sebuah sinyal,” kata ahli fisika teoretis Lance Dixon dari SLAC National Accelerator Laboratory di California.
Namun, lebih banyak data perlu dikumpulkan untuk memastikan bahwa pembusukan tersebut—”yang paling langka yang pernah terlihat”, menurut para ilmuwan LHCb—benar-benar terjadi.
Partikel supersimetris
Pengukuran awal dari LHCb ini menemukan bahwa proses peluruhan yang jarang terjadi terjadi sekitar 3,2 kali untuk setiap 1 miliar total peluruhan – sangat mendekati nilai prediksi sebesar tiga. Jika frekuensi proses ini sangat berbeda dari proyeksi Model Standar, hal ini dapat menunjukkan bahwa partikel baru, seperti mitra supersimetris, mempengaruhi proses tersebut. Misalnya, beberapa model memperkirakan bahwa partikel supersimetris akan meningkatkan frekuensi peluruhan jenis ini.
“Saat ini, nilai sentral dari pengukuran tersebut sangat dekat dengan nilai sentral dari prediksi Model Standar,” kata Dixon kepada LiveScience. “Ini berarti bahwa massa partikel supersimetris ini lebih berat dari dugaan para optimis sebelumnya, atau ada sesuatu yang lucu tentang spektrum (massa partikel supersimetris) yang menekan sinyal-sinyal ini.”
Namun, para peneliti tidak menyerah dalam menemukan fisika baru di luar prediksi Model Standar—mereka hanya perlu menggali lebih dalam.
“Supersimetri tidak dikesampingkan dalam pengukuran kami, namun sangat dibatasi,” kata juru bicara LHCb Pierluigi Campana dalam sebuah pernyataan. “Pengukuran ini semacam pemeriksaan terhadap Model Standar dan hari ini terlihat lebih sehat dibandingkan kemarin.”
“Kami percaya bahwa data baru dari LHC dan analisis yang lebih canggih pada akhirnya akan memungkinkan kami menemukan celah pada Model Standar,” tambah Campana.
Para ilmuwan LHCb melaporkan hasilnya hari ini di Simposium Partikel Hadron Collider di Kyoto, Jepang.
Ikuti Clara Moskowitz di Twitter @ClaraMoskowitz atau LiveScience @ilmu hidup. Kami juga aktif Facebook & Google+.
Hak Cipta 2012 Ilmu HidupSebuah perusahaan TechMediaNetwork. Semua hak dilindungi undang-undang. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.
