Sekiranya anda fikir penemuan kuantum perlu menunggu sehingga Large Hadron Collider (LHC) dihidupkan kembali pada tahun 2009, anda akan salah. Nampaknya pemecut zarah Tevatron di Fermilab di Batavia, Illinois, telah menemui…
…sesuatu.
Para saintis di Tevatron enggan menerima hasil baru dari Collider Detector di Fermilab (CDF) sebagai "penemuan baru" kerana mereka hanya tak tahu apa yang ditunjukkan oleh keputusan mereka. Semasa pertembungan antara proton dan anti-proton, CDF memantau pembusukan quark bawah dan anti-quark bawah menjadi muon. Namun, saintis CDF menemui sesuatu yang pelik. Terlalu banyak muon dihasilkan oleh tabrakan, dan muon itu muncul di luar paip rasuk…
Tevatron dibuka pada tahun 1983 dan kini merupakan pemecut zarah paling kuat di dunia. Ini adalah satu-satunya collider yang dapat mempercepat proton dan anti-proton ke 1 tenaga TeV, tetapi ia akan dikalahkan oleh LHC ketika akhirnya beroperasi pada awal tahun depan. Sebaik sahaja LHC masuk dalam talian, api sub-atom akan dihantar ke pemecut Eropah dan Tevatron akan siap untuk dinyahaktifkan beberapa waktu pada tahun 2010. Tetapi sebelum kemudahan yang kuat ini ditutup, ia akan terus menyiasat masalah untuk sementara waktu.
Dalam eksperimen perlanggaran proton baru-baru ini, saintis yang menggunakan CDF mula melihat sesuatu yang tidak dapat mereka jelaskan dengan pemahaman kita mengenai fizik moden.
Perlanggaran zarah berlaku di dalam "rasuk paip" selebar 1.5 cm yang menyusun balok zarah relativistik dan memfokuskannya ke titik agar perlanggaran itu berlaku. Selepas perlanggaran, semburan zarah yang terhasil dikesan oleh lapisan elektronik di sekitarnya. Bagaimanapun, pasukan CDF mengesan terlalu banyak muon dihasilkan selepas perlanggaran tersebut. Plus, muon dihasilkan secara tidak dapat dijelaskan di luar paip rasuk tanpa jejak yang dikesan di lapisan paling dalam pengesan CDF.
Jurucakap CDF Jacobo Konigsberg, ingin menekankan bahawa lebih banyak siasatan perlu dilakukan sebelum penjelasan dapat dicapai. "Kami tidak menolak penjelasan biasa untuk perkara ini, dan saya ingin menjelaskannya dengan sangat jelas, "Katanya.
Walau bagaimanapun, ahli teori tidak begitu terpelihara dan sangat teruja dengan apa yang dapat dimaksudkan dengan Model Standard partikel sub-atom. Sekiranya pengesanan muon berlebihan ini terbukti betul, zarah "tidak diketahui" mempunyai jangka hayat 20 picosecond dan mempunyai keupayaan untuk bergerak 1 cm, melalui sisi paip balok, dan kemudian mereput menjadi muon.
Dan Hooper, seorang lagi saintis Fermilab, menunjukkan bahawa jika ini benar-benar zarah yang tidak diketahui sebelumnya, itu akan menjadi penemuan besar. "Satu sentimeter adalah jalan panjang bagi kebanyakan jenis zarah untuk membuatnya sebelum reput, "Kata. "Masih terlalu awal untuk mengatakan banyak perkara ini. Yang dikatakan, jika ternyata zarah 'lama' wujud, itu adalah masalah yang sangat besar.”
Neal Weiner dari New York University bersetuju dengan Hooper. "Sekiranya ini betul, ia sangat menggembirakan," dia cakap. "Ini akan menjadi petunjuk fizik mungkin lebih menarik daripada yang kita duga sebelumnya.”
Pemecut zarah mempunyai sejarah panjang menghasilkan hasil yang tidak dijangka, mungkin ini boleh menjadi petunjuk bagi zarah yang sebelumnya telah diabaikan, atau lebih menarik lagi, tidak diramalkan. Secara semula jadi, para saintis cepat menyatakan bahawa bahan gelap mungkin berada di belakang semua ini.
Weiner, bersama rakannya Nima Arkani-Hamed, telah merumuskan model yang meramalkan adanya zarah-zarah zat gelap di Alam Semesta. Dalam teori mereka, zarah-zarah bahan gelap berinteraksi sesama mereka melalui zarah-zarah yang membawa daya berjisim kira-kira 1 GeV. Muon CDF yang dihasilkan di luar paip balok telah dikira dihasilkan oleh zarah induk yang "tidak diketahui" yang reput dengan jisim kira-kira 1 GeV.
Perbandingannya sangat menarik, tetapi Weiner cepat menunjukkan bahawa lebih banyak kerja diperlukan sebelum hasil CDF dapat dihubungkan dengan masalah gelap. "Kami cuba mengetahuinya, "Katanya. "Tetapi saya akan teruja dengan data CDF.”
Mungkin kita tidak perlu menunggu LHC, beberapa fizik baru mungkin ditemui sebelum pemecut CERN yang baru diperbaiki ...
Sumber: Saintis Baru
