イリノイ州シカゴ— 素粒子物理学者の希望は打ち砕かれました。 8 か月前、スイスにある欧州素粒子物理学研究所 CERN の世界最大の原子粉砕機である大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) を使った実験者は、数十年ぶりのまったく予想外の新しい粒子のヒントを報告しました。基本的な粒子と力の一般的な理論を再考してください。しかし現在、LHC の物理学者は、昨年 12 月の約 4 倍のデータを収集して分析しています。そして、これらの余分なデータにより、新しい粒子の兆候は単なる統計的変動として消え去った、と研究者は本日ここの会議で報告しました。
ハンブルグにあるドイツ電子シンクロトロン研究所の実験者で、トロイダル LHC 装置 (ATLAS) に取り組んでいる Beate Heinemann は、「私は驚かない」と言う。 「持ちこたえる可能性は 5% 未満だといつも思っていました。」
新しい粒子は、物理学者をわくわくさせます。ほぼ 40 年間、自然の基本的な力と構成要素の一般的な理論である標準モデルは信じられないほど成功してきましたが、最終的には欠けていました。たとえば、重力は考慮されていません。しかし、この理論は、2012 年に LHC で発見された標準モデルの最後の粒子である有名なヒッグス粒子を含む、アトム スマッシャーで見られるすべてを説明しています。より深い理論に彼らを導くかもしれない予想外の粒子.
昨年 12 月のヒントは、まさにそのような予測できない粒子を示していました。それは、ヒッグス ボソンが崩壊する 1 つの方法である、一対の高エネルギー光子に崩壊するように見えました。しかし、推定される新しい粒子ははるかに重く、陽子の 800 倍の重さがあるように見えましたが、ヒッグス粒子は約 133 倍の重さでした、と ATLAS の実験者は言いました。最も興味をそそられるのは、LHC から供給される別の検出器であるコンパクト ミューオン ソレノイド (CMS) を使用している研究者が、粒子の証拠は弱いものの対応しているように見えたことです。ヒッグスが発見されたとき、ヒッグスがほぼ同じように出現し始めたため、結果は騒ぎを引き起こしました.ATLASとCMSの両方で見られる2つの光子に崩壊するわずかな過剰粒子として最初に現れました.
しかし、そこに新しい粒子があったことを疑う理由がありました。たとえば、物理学者は、ヒッグスが崩壊して標準モデル粒子の他の組み合わせに崩壊する粒子の証拠を見ていないため、単純にヒッグスのより重いバージョンである可能性はありません。代わりに、はるかに複雑な説明が必要になります。さらに、LHC は 2010 年から 2013 年初頭まで稼働し、その後 2 年間、そのエネルギーを制限していた設計上の欠陥を修復するために停止しました。物理学者は、その最初の稼働中に粒子の証拠を確認していませんでした。それでも、arXiv.org のオンライン プレプリント サーバーで、新しい粒子の 400 近くの可能な説明をまとめた理論家たちは、何か新しい可能性に興味をそそられました。
彼らにとって残念なことに、CMS と ATLAS の研究者は、高エネルギー物理学に関する 2 年に一度の国際会議で、新しいデータに粒子が存在しないことを報告しました。これは、双子の光子信号が、検出器内のランダムで無関係な光子のペアによって生成された単なる統計的な結果であることを示唆しています。自然な統計的変動は、時々、純粋な偶然がこれにつながることを要求します。ネブラスカ大学リンカーン校の実験者で、CMS に取り組んでいる Kenneth Bloom は次のように述べています。ブルームは、粒子が他の粒子の組み合わせに崩壊するのが見られなかったという事実は、「そこには何もなかった」ことをすでに示唆していると述べています.
無効な結果は、会議でよりユーモラスな状況の 1 つを設定しました。実験者が主張された粒子は存在しないと述べた話の直後に、5 人の異なる理論家が順番に粒子が何であるかを説明しました。
それでも、Bloom は、エピソード全体が役立つだろうと述べています。研究者たちは現在、昨年全体で収集したデータと同じ数のデータを 1 週間で収集しており、その激流に何か新しいものがあることを期待しています。 「次に予期しないものに遭遇したとき、それが持ちこたえれば、それが何であるかをもっとうまく説明できるでしょう」とブルームは言います。
*訂正、8 月 5 日午後 2 時 27 分: このストーリーは、LHC が現在データを収集している正しいレートを反映するように更新されました。
