Zvětšit obrázek

Mocný detektor CMS, LHC. Kredit: CERN

Evropský zázrak vědy v CERNu, Velký hadronový srážeč (LHC), se hřál na výsluní celosvětové slávy v létě 2012, kdy na konferenci v australském Melbourne ohlásili objevení Higgsova bosonu. V únoru 2013 se komplex LHC uložil k pomyslnému zimnímu spánku a prošel intenzivní technickou kontrolou a vylepšeními. Je květen 2015 a LHC se pomalu vrací do hry o největší tajemství a záhady vesmíru. Početné týmy fyziků z obsluhy LHC se ale během dlouhého restartu LHC úplně nerozutekly na dva roky prázdniny, protože věda přece nikdy nespí. Vědci těžili z ohromné spousty dat sesbíraných v CERNu a před pár dny oficiálně oznámili pozorování extrémně vzácného jevu, které může mít dalekosáhlé důsledky a nakonec může zacloumat i s doposud velmi robustním a vůči změnám odolným Standardním modelem částicové fyziky.

Zvětšit obrázek

Standardní model částicové fyziky. Kredit: MissMJ / Wikimedia Commons.

Napínavý příběh tohoto objevu ukazuje, jak prospěšná je ve vědě konkurence a jak ještě mnohem více vědě prospívá ochota nesedět na svých výsledcích jako oviraptor na vejcích a sdílet je se svými konkurenty. Jde o to, že na dotyčném objevu intenzivně pracovaly hned dva konkurenční týmy uvnitř CERNu – tým detektoru CMS, tedy Compact Muon Solenoid a tým experimentu LHC beauty (LHCb). Oba tyto týmy se snažili chytit přízrak, čili pozorovat rozpad mezonů B – konkrétně „neutrálních“ mezonů B a „podivných“ mezonů B.

Zvětšit obrázek

Tým experimentu LHC beauty. Kredit: CERN.

Mezony se skládají vždy z jednoho kvarku a jednoho antikvarku, svázaných silnou interakcí. Všechny mezony B mají jen krátký život a brzy se rozpadají na jiné mezony. Někdy, ve velice výjimečných případech, by se měly rozpadat na pár mionů (muonů), takové těžší verze elektronu a jeho antičástice, tedy antimionu (antimuonu). Proč by zrovna tyhle rozpady měly být tak zajímavé? Jde o to, že právě je Standardní model počítá s velkou přesností. Miony je také relativně snadné ulovit v experimentu a dá se s nimi velmi přesně pracovat.

Zvětšit obrázek

Vzácný rozpad mezonu B detektoru CMS. Kredit: CMS / CERN.

Podle výpočtů Standardního modelu se na pár mion – antimion rozpadnou vždy čtyři podivné mezony B z jedné miliardy a dokonce jenom jeden neutrální mezon B z deseti miliard. To je doopravdy hodně málo a nikomu se doposud nepovedlo takový rozpad potvrdit. Když oba dva konkurenční týmy z CERNu zveřejnily v červenci 2013 své výsledky každý zvlášť, tak jim to tehdy v analýzách nevyšlo. Až po nových kombinovaných analýzách v časopisu Nature slavnostně zaznělo, že vědci CERNu doopravdy pozorovali rozpad mezonů B. Je pikantní, že potvrdili Standardní model částicové fyziky, ale zároveň odkryli jeho další neprobádanou oblast. Podivné mezony B se rozpadají na páry mion – antimion přesně tak, jak předpovídal Standardní model. Jenže neutrální mezony B se rozpadají čtyřikrát častěji, než by měly, což je prý velmi zajímavé.

Zvětšit obrázek

Vzácný rozpad mezonu B v experimentu LHCb. Kredit: LHCb / CERN

Častější rozpad neutrálních mezonů B totiž předpovídají některé teorie, které sahají až za Standardní model. Pozorování vzácného rozpadu by mohlo mezi těmito teoriemi udělat čistku. Touhy částicových fyziků se teď o to víc upínají k novému ostrému startu Velkého hadronového srážeče. Brzy by se měla objevit záplava nových dat, která snad více vyjasní situaci s rozpady mezonů B. Buď se ukáže, že rozpady mezonů B ve skutečnosti dobře pasují do Standardního modelu anebo nás čeká fyzikální divočina.

B_s meson decaying to two muons in CMS (candidate event). Kredit: CMS Experiment.

Morimitsu Tanimoto, Probing supersymmetry in B meson decays facing the recent LHC data. Kredit: NTU-CTS.



Literatura
The Conversation 15. 5. 2015, Wikipedia (B meson).