Oamenii de știință de la CERN tocmai au făcut un pas important în explorarea universului microscopic. Datorită experimentului NA62, aceștia au observat pentru prima dată un proces de dezintegrare extrem de rar care implică o particulă numită kaon. Această descoperire ar putea revoluționa înțelegerea noastră actuală a legilor fundamentale ale fizicii.
Kaonii sunt particule subatomice care fac parte din familia mezonilor, particule formate dintr-un quark și un antiquark. Acestea joacă un rol fundamental în studiul interacțiunilor dintre cele mai elementare componente ale materiei. Dezintegrarea kaonilor oferă o fereastră unică către legile fundamentale ale naturii. Atunci când un kaon se dezintegrează, acesta se transformă în alte particule mai simple, precum pioni și neutrini. Prin studierea acestor procese, oamenii de știință pot testa predicțiile Modelului Standard al fizicii particulelor, care descrie modul în care forțele fundamentale interacționează cu particulele subatomice. Aceste particule sunt produse în condiții extreme, cum ar fi cele create în acceleratoarele de particule ale CERN, unde sunt generate în urma coliziunilor de protoni de mare energie.
Modelul standard al fizicii particulelor prevede, de asemenea, că anumite dezintegrări ale kaonului sunt incredibil de rare. Una dintre aceste dezintegrări este cea a unui kaon încărcat electric (K+) într-un pion încărcat eșectric (π+). Acest proces este însoțit de emisia unei perechi de neutrini și antineutrini (denumiți νṽ). Conform Modelului Standard, acest fenomen ar trebui să apară doar în aproximativ 1 din 10 miliarde de kaoni, ceea ce îl face extrem de dificil de observat și ne aduce înapoi la acest nou experiment.
După ani de cercetare și dezvoltare, echipa din cadrul colaborării NA62, care reunește oameni de știință din întreaga lume, a reușit să observe acest fenomen ultra-rar. Această observație, descrisă într-o prezentare susținută în cadrul unui seminar CERN, marchează o etapă importantă, deoarece nu numai că validează o predicție-cheie a Modelului Standard, dar deschide și posibilitatea descoperirii unor fenomene care scapă acestei teorii. Cristina Lazzeroni, profesor de fizică la Universitatea din Birmingham, a subliniat importanța acestei descoperiri: „Datorită acestei măsurători, dezintegrarea K+ → π+ νṽ devine cea mai rară observată vreodată cu o certitudine statistică foarte ridicată”. În fizica particulelor, o descoperire este considerată sigură atunci când atinge un prag de „5 sigma”, adică o probabilitate de numai 1 la 3,5 milioane ca rezultatele să fie datorate hazardului. Acesta este cazul în speță.
Experimentul NA62 este un dispozitiv complex instalat la CERN, cel mai mare centru de cercetare în domeniul fizicii particulelor din lume, situat în Geneva. Acesta se bazează pe acceleratorul Super Proton Synchrotron (SPS), care generează un fascicul de protoni de mare intensitate. Acești protoni sunt direcționați către o țintă staționară, provocând coliziuni care creează un fascicul de particule secundare. Dintre aceste particule, aproximativ 6% sunt kaoni încărcați electric. Detectorul NA62 este special conceput pentru a identifica acești kaoni și pentru a analiza produsele lor de dezintegrare. Neutrinii, care sunt particule extrem de ușoare și greu de detectat, interacționează foarte puțin cu materia, astfel încât apar în măsurători ca energie lipsă. Măsurând cu exactitate această energie și analizând ceilalți produși de dezintegrare, oamenii de știință au putut să confirme dezintegrarea ultra-rară a kaonului. Îmbunătățirile recente ale experimentului, inclusiv o intensitate mai mare a fasciculului și detectoare mai puternice, au permis cercetătorilor să detecteze aceste dezintegrări la o rată cu 50% mai mare decât înainte, accelerând astfel descoperirile.
Dezintegrarea K+ → π+ νṽ este un proces extrem de sensibil la particule sau forțe care nu sunt explicate de Modelul Standard. Dacă în măsurătorile viitoare se observă abateri de la predicțiile modelului standard, acest lucru ar putea indica existența unei „noi fizici”. Aceasta ar putea include particule încă necunoscute care joacă un rol în fenomene precum materia întunecată sau energia întunecată, elemente misterioase care alcătuiesc o mare parte a universului, dar care sunt încă dincolo de înțelegerea noastră. După cum s-a menționat anterior, rezultatele de la NA62 arată o dezintegrare care este în mare parte în conformitate cu predicțiile modelului standard. Cu toate acestea, datele colectate până în prezent sugerează o frecvență de dezintegrare cu aproximativ 50% mai mare decât cea prezisă de teorie. Acest lucru ar putea indica influența unor particule noi, nedescoperite încă. Prin urmare, experimentele viitoare ar putea dezvălui unele surprize.
