Cern: Tecken på ny okänd partikel

Partikelacceleratorn LHC (Large Hadron Collider) vid Cern i Schweiz håller på att väckas ur sin sedvanliga vinterdvala. Efter påsk ska högenergetiska strålar av protoner återigen börja susa runt i den 27 km långa acceleratorn. När protonerna smäller samman i en hastighet nära ljusets omvandlas den sammanlagda energin på 13 TeV till partiklar. Spåren efter dem fångas in i detektorer, höga som flervåningshus. Det var i två av dem: Atlas och CMS, som man i slutet av förra året hittade ett litet gupp i en kurva vid energin 750 GeV. Den lilla utbuktningen kan vara ett tecken på en tidigare okänd partikel, men mer data krävs för att uppnå de 5 sigma då en upptäckt anses vara bekräftad. Avvikelsen hittades efter att LHC uppgraderats från energier på 8 TeV till 13 TeV, en uppgradering som gjordes för att kunna skapa tyngre partiklar än tidigare.

Om det är en ny partikel är den i så fall sex gånger tyngre än Higgsbosonen som hittades vid Cern år 2012. Och som gav teoretikerna som förutsåg dess existens Nobelpriset i fysik 2013.

–  Higgsbosonen var förväntad. Stämmer det här handlar det om det första riktigt nya och oväntade inom fysiken på åtminstone 40 år, säger Ulf Danielsson, professor i teoretisk fysik vid Uppsala Universitet.

Fysiker världen över ser nu med spänning fram mot nya mätdata som antingen avskriver eller bekräftar upptäckten. Kanske finns de redan nu bland alla mätdata från förra årets körningar som inte hunnits analyseras.

– Eftersom händelsen registrerats av både Atlas och CMS tas den på allra största allvar och det är rimligt att spekulera lite.

Vad skulle det kunna vara?

– En möjlighet är att det handlar om ytterligare en Higgspartikel. Fysik bortom Standardmodellen anger ofta att det ska finnas fler, fem är en vanlig siffra.

Ulf Danielsson har tillsammans med kolleger Rikard Enberg, Gunnar Ingelman och Tanumoy Mandarl vid Uppsala universitet också ett eget förslag som nyligen publicerats. Enligt deras teori finns det situationer när fundamentala naturkonstanter som elektronens och kvarkarnas massor eller - som i det här fallet finstrukturkonstanten - tillfälligt antar ett annat värde. Att det skulle handla om just finstrukturkonstanten beror på att den karakteriserar elektromagnetismens styrka och att de elektromagnetiska krafterna förmedlas av fotoner. Den händelse som detektorerna Atlas och CMS detekterar är just ett sönderfall till två fotoner.

– Enligt strängteorin kan de här konstanterna börja ruska på sig lite när kollisionerna är så kraftiga som i LCH. Enligt kvantmekaniken kan ruskningarna då ta formen av en partikel som sönderfaller till fotoner. Så vi föreslår att det man har sett kan vara en kvantifierad ruskning av finstrukturkonstanten.

Om naturkonstanter kan vibrera till och tillfälligt anta ett annat värde så är de väl inte längre konstanter?

–  Nej, då får man kanske hitta på något annat namn. Å andra sidan tala man fortfarande om atomer som odelbara fast vi vet att de har en inre struktur.

I så fall talar vi verkligen om ny fysik?

–  Ja, det skulle vara första gången som man har upptäckt någonting sådant. Då får man direkt ledtrådar in till ny fysik och strängteori och extra dimensioner och vad som helst.

Nu väntar fysiker världen över på fler uppgifter från Cern. Handlar det om ett mätfel som uppträtt i bägge detektorerna eller ingången till ny fysik som undgått upptäckt med den tidigare versionen av LHC? Till det senare hör till mörk materia och mörk energi, men kanske också något helt oväntat. Fram mot sommaren får vi veta mer.