Musim panas ini di Chicago, dari 3 Ogos hingga 10, ahli teori dan ahli fizik eksperimen dari seluruh dunia akan mengambil bahagian dalam Persidangan Antarabangsa Fizik Tenaga Tinggi (ICHEP). Salah satu sorotan dari persidangan ini datang dari CERN Laboratories, di mana ahli fizik zarah mempamerkan banyak data baru yang dihasilkan oleh Large Hadron Collider (LHC) sejauh ini tahun ini.
Tetapi di tengah semua kegembiraan yang timbul kerana dapat melihat lebih dari 100 hasil terbaru, beberapa berita buruk juga harus dikongsi. Berkat semua data baru yang diberikan oleh LHC, kemungkinan zarah unsur baru ditemui - kemungkinan yang mulai muncul kemungkinan lapan bulan yang lalu - kini telah pudar. Sayang sekali, kerana kewujudan zarah baru ini akan menjadi pecah tanah!
Petunjuk zarah ini pertama kali muncul pada bulan Disember 2015, ketika pasukan ahli fizik menggunakan dua pengesan zarah CERN (ATLAS dan CMS) menyatakan bahawa perlanggaran yang dilakukan oleh LHC menghasilkan lebih banyak pasang foton daripada yang diharapkan, dan dengan tenaga gabungan daripada 750 gigaelectronvolts. Walaupun penjelasan yang paling mungkin adalah kebetulan statistik, ada kemungkinan lain yang menggoda - bahawa mereka melihat bukti zarah baru.
Sekiranya zarah ini sebenarnya nyata, maka kemungkinan itu adalah versi boson Higgs yang lebih berat. Zarah ini, yang memberikan massa zarah unsur lain, telah ditemui pada tahun 2012 oleh para penyelidik di CERN. Tetapi walaupun penemuan boson Higgs mengesahkan Model Piawai Fizik Partikel (yang telah menjadi kebiasaan saintifik selama 50 tahun yang lalu), kemungkinan wujudnya zarah ini tidak sesuai dengannya.
Teori lain, yang mungkin lebih menarik lagi ialah teori bahawa zarah itu adalah gravitron yang lama dicari, zarah teoritis yang bertindak sebagai "pembawa daya" untuk graviti. Sekiranya memang begitu ini zarah, maka saintis akhirnya akan mempunyai cara untuk menerangkan bagaimana Relativiti Umum dan Mekanik Kuantum bekerjasama - sesuatu yang telah menghindarinya selama beberapa dekad dan menghalang perkembangan Teori Segala-galanya (ToE).
Atas sebab ini, ada keseronokan yang cukup tinggi dalam komuniti saintifik, dengan lebih dari 500 makalah ilmiah dihasilkan mengenai perkara ini. Namun, berkat sejumlah besar data yang diberikan dalam beberapa bulan terakhir, para penyelidik CERN terpaksa mengumumkan pada hari Jumaat di ICEP 2016 bahawa tidak ada bukti baru mengenai zarah yang dapat dimiliki.
Hasilnya disampaikan oleh wakil pasukan yang pertama kali melihat data yang tidak biasa pada Disember lalu. Mewakili pengesan ATLAS CERN, yang pertama kali memperhatikan pasangan foton, adalah Bruno Lenzi. Sementara itu, Chiara Rovelli mewakili pasukan pesaing yang menggunakan Compact Muon Solenoid (CMS), yang mengesahkan pembacaannya.
Seperti yang mereka tunjukkan, pembacaan yang menunjukkan adanya pasangan foton pada bulan Desember lalu telah memasuki garis datar, menghilangkan keraguan sama ada ia adalah kebetulan atau tidak. Namun, sebagai Tiziano Campores - jurucakap C.M.S. - dipetik oleh New York Times seperti yang dikatakan pada malam pengumuman, pasukan selalu jelas tentang ini bukan kemungkinan:
"Kami tidak melihat apa-apa. Sebenarnya, bahkan ada defisit kecil tepat pada ketika itu. Ia mengecewakan kerana begitu banyak gembar-gembur telah dibuat mengenainya. [Tetapi] kami selalu sangat mengenainya. ”
Hasil ini juga dinyatakan dalam makalah yang diserahkan kepada CERN oleh C.M.S. pasukan pada hari yang sama. Dan CERN Laboratories mengulangi pernyataan ini dalam siaran akhbar baru-baru ini yang membahas pengumpulan data terbaru yang dibentangkan di ICEP 2016:
"Khususnya, petunjuk menarik tentang kemungkinan resonansi pada 750 GeV yang merosot menjadi pasangan foton, yang menyebabkan minat yang cukup besar dari data 2015, belum muncul kembali dalam kumpulan data 2016 yang jauh lebih besar dan dengan demikian nampaknya turun naik statistik."
Ini semua adalah berita yang mengecewakan, kerana penemuan zarah baru dapat menjelaskan banyak persoalan yang timbul dari penemuan boson Higgs. Sejak pertama kali diperhatikan pada tahun 2012, dan kemudian disahkan, para saintis telah berjuang untuk memahami bagaimana benda yang memberikan jisim lain kepada jisim mereka sangat "ringan".
Walaupun merupakan zarah asas yang paling berat - dengan jisim 125 bilion volt elektron - teori kuantum meramalkan bahawa boson Higgs harus menjadi triliunan kali lebih berat. Untuk menjelaskan hal ini, ahli fizik teori telah bertanya-tanya apakah sebenarnya ada beberapa kekuatan lain yang berfungsi untuk mengekalkan jisim boson Higgs - iaitu beberapa zarah baru. Walaupun belum ada zarah eksotik baru yang ditemui, hasilnya setakat ini masih memberangsangkan.
Sebagai contoh, mereka menunjukkan bahawa eksperimen LHC telah mencatatkan kira-kira lima kali lebih banyak data dalam lapan bulan terakhir daripada yang mereka lakukan sepanjang tahun lalu. Mereka juga memberikan gambaran kepada saintis tentang bagaimana zarah subatomik bertindak pada tenaga 13 trilion elektronvol (13 TeV), tahap baru yang dicapai tahun lalu. Tahap tenaga ini dimungkinkan dari peningkatan yang dilakukan di LHC selama dua tahun cuti; sebelum itu, ia hanya berfungsi pada separuh kuasa.
Perkara lain yang patut dibanggakan ialah hakikat bahawa LHC melepasi semua rekod prestasi sebelumnya pada bulan Jun yang lalu, mencapai puncak cahaya 1 bilion perlanggaran sesaat. Mampu melakukan eksperimen pada tahap tenaga ini, dan melibatkan banyak perlanggaran ini, telah memberikan penyelidik LHC satu set data yang cukup besar sehingga mereka dapat melakukan pengukuran yang lebih tepat mengenai proses Model Standard.
Secara khusus, mereka akan dapat mencari interaksi zarah anomali pada jisim tinggi, yang merupakan ujian tidak langsung untuk fizik di luar Model Piawai - khususnya zarah baru yang diramalkan oleh teori Supersimetri dan lain-lain. Dan sementara mereka belum menemui zarah eksotik baru, hasilnya masih memberangsangkan, terutamanya kerana mereka menunjukkan bahawa LHC menghasilkan lebih banyak hasil daripada sebelumnya.
Dan ketika menemui sesuatu yang dapat menjelaskan persoalan yang timbul dari penemuan boson Higgs akan menjadi satu kejayaan besar, banyak yang bersetuju bahawa terlalu cepat untuk menunaikan harapan kita. Sebagaimana Fabiola Gianotti, Ketua Pengarah CERN, mengatakan:
"Kami baru di awal perjalanan. Prestasi pemecut LHC, eksperimen dan pengkomputeran yang luar biasa sangat baik untuk penerokaan terperinci dan komprehensif mengenai beberapa skala tenaga TeV, dan kemajuan yang signifikan dalam pemahaman kami mengenai fizik asas. "
Buat masa ini, nampaknya kita semua harus bersabar dan menunggu lebih banyak hasil ilmiah yang akan dihasilkan. Dan kita semua dapat merasa lega dengan kenyataan bahawa, sekurang-kurangnya buat masa ini, Model Piawai masih kelihatan yang benar. Jelas, tidak ada jalan pintas ketika mencari tahu bagaimana Alam Semesta berfungsi dan bagaimana semua kekuatan asasnya bersatu.
