LHC (Large Hadron Collider) -hiukkaskiihdytin on viime vuosien aikana elänyt hiljaiseloa, mitä tulee uusiin löytöihin. Aikaa suuren julkisuuden saaneesta voimanvälittäjähiukkanen Higgsin bosonin löydöstä on kulunut kohta kahdeksan vuotta - ja tietysti Higgsin bosoni kuuluu hiukkasfysiikan standardimalliin, eli sitä osattiinkin etsiä.

Standardimallissa on kahdenlaisia hiukkasia: bosonit ovat voimanvälittäjähiukkasia, ja fermionit muodostavat näkyvän aineen. Ja jos mennään vielä hieman pidemmälle, kvanttikenttäteorian mukaan sekä bosonit että fermionit ovat todellisuudessa paikallisia värähtelyjä koko universumin laajuisissa kvanttikentissä, mutta me vain havaitsemme ne värähtelyt hiukkasina.

Mutta se on ihan toinen tarina; jos kvanttikenttäteoria kiinnostaa, tässä Cambridgen yliopiston teoreettisen fysiikan professorin David Tongin mainio esitys aiheesta:

Quanta Magazine kertoo nyt LHC:n uusien kokeiden tuloksista, jotka poikkeavat standardimallin ennustuksista. Parhaimmillaan nämä poikkeamat voivat vihjata standardimallin ulkopuolisten hiukkasten tai voimien olemassaolosta.

Tarkemmin sanottuna kyse on b-mesonin nimellä tunnetun kvarkki-antikvarkkiparin hajoamisesta.

Pohja-kvarkin sisältävät b-mesonit hajoavat hieman eri tavalla kuin mitä standardimalli ennustaa: esimerkiksi negatiivisesti varautuneen pohja-kvarkin tulisi hajotessaan tavallisesti muuttua positiiviseksi lumo-kvarkiksi. Näinpä ei vain aina käykään, vaan noin yhden kerran miljoonasta b-mesonin hajotessa lopputulos onkin negatiivisesti varautunut outo-kvarkki.

LHC:n tutkijat ovat havainneet, että hajoamisen tilastojakauma onkin hieman toisenlainen kuin mitä sen pitäisi standardimallin ennustusten perusteella olla. Jotta poikkeama nähdään, tapahtumia pitää olla tarpeeksi paljon.

Nyt poikkeamia on havaittu useissa yhteyksissä, ja ne osoittavat samaan suuntaan. Tilastollisesti todistusaineisto ei kuitenkaan ole vielä tarpeeksi vakuuttava.

Mikäli anomaliat osoittautuvat todellisiksi, tutkijoilla on kaksi teoriaa niiden syystä:

Ensimmäinen näistä implikoi uudenlaisen voimanvälittäjähiukkasen, nimeltään Z´-bosonin olemassaoloa. Tämä bosoni viittaisi uuden, standardimallin heikkoa vuorovaikutusta muistuttavan voiman olemassaoloon.

Lisäksi Z´-bosonin olemassaolo antaisi lupauksia uudenlaisesta pimeän aineen hiukkasesta.

Toinen mahdollisuus on, että poikkeamat kertovat leptokvarkin nimellä tunnetusta hiukkasesta, joka pystyisi muuttamaan kvarkin leptoniksi ja toisinpäin.

Totuus anomalioiden takana - uusia hiukkasia tai voimia, vai ainoastaan tilastollista heilahtelua joka ei kerro mistään vallankumouksellisesta - voi vaatia vielä useiden vuosien ajan tehtäviä kokeita.

LUE MYÖS: