LHC พบ B meson มีค่าแตกต่างจาก Standard model

Posted on มีนาคม 13, 2016 Updated on มีนาคม 13, 2016

ผลการทดลองล่าสุุดจากเครืื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ หรือ Large Hadron Collider (LHC) ในประเทศสวิซเซอร์แลนด์ พบว่า B meson มีค่าแตกต่างจากที่ Standard model ทำนายไว้ อาจชี้ให้เห็นว่า Standard model อาจมีตำหนิเล็กน้อยหรืออาจจะนำไปสู่ทฤษฎีใหม่ๆที่เหนือไปกว่า Standard model

Standard model เป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงอนุภาคทั้งหมดในทฤษฎีเดียว สสารได้แก่อนุภาคในกลุ่มเฟอมิออน ซึ่งแบบออกเป็นสองกลุ่มคือ ควาร์กและเลปตอน : ควาร์ก 6 ชนิด ได้แก่ Up, Down, Strange, Charm, Bottom, Top และคู่ปฏิสารของมัน, เลปตอน 6 ชนิดได้แก่ อิเล็กตรอน มิวออน ทาว อิเล็กตรอนนิวตริโน มิวออนนิวตริโน ทาวนิวตริโน อนุภาคสื่อนำแรงหรือโบซอน ได้แก่ กลูออน โฟตอน Z โบซอน W โบซอน และฮิกส์โบซอน

อนุภาคใน Standard Model

B meson ประกอบได้ด้วย Down ควาร์คที่มีนำหนักเบาและ แอนตี้ควาร์คของBottom ควาร์กที่มีน้ำหนักมาก อนุภาคนี้ไม่สเถียรและจะสลายตัวเป็นอนุภาคอื่น ตาม Standard model อนุภาค B meson จะมีพลังงานงานและมุมการสลายตัวที่แน่นอนและเฉพาะเจาะจง แต่ข้อมูลจากเครื่องชนอนุภาค LHC ในปี 2011-2012 เผยให้เห็นว่า อัตราการสลายตัวของ B meson คาดเคลื่อนไปจาก Standard model นอกจากนั้น ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์ยังพบด้วยว่ามุมการสลายตัวก็แตกต่างจากทฤษฎีเช่นกัน

การสลายตัวของ Bs Meson เป็น J/psi มีซอน และ phi มีซอน โดยเครื่องตรวจับ LHCb

“ณ ปัจจุบันนี้การวัดอนุภาคอื่นๆทั้งหมดนั้นตรงตามที่ Standard model ได้ทำนายไว้ อย่างไรก็ตาม Standard model ก็ไม่สามารถอธิบายทุกสิ่งในเอกภพได้ทั้งหมด คำถามที่ว่าทำไมสสารมีมากกว่าปฏิสาร หรือสสสารมืดคืออะไร นั้นยังไม่มีคำตอบ นอกจากนี้แรงโน้มถ่วงที่เราสัมผัสได้ทุกวันก็ไม่ได้รวมอยู่ในทฤษฎีนี้” กล่าวโดย Mariusz Witek นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์โปแลนด์ (Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences) และเป็นผู้เขียนร่วมเขียนเปเปอร์การค้นพบครั้งนี้

คำอธิบายที่อาจจะเป็นไปได้ก็คือ อนุภาคใหม่ที่มีชื่อว่า แซด-ไพรม์ โบซอน (Z-prime boson) ซึ่งไม่มีใน Standard model นั้นเข้ามามีอิทธิพลต่อมุมการสลายตัวของ B meson เป็นไปได้ว่าการคำนวณตามทฤษฎี Standard model ไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยบางอย่างที่อาจส่งผลต่อกลไกสลายตัวของอนุภาค

หรือเรากำลังใกล้ถึงยุคทฤษฎีใหม่ที่เหนือไปกว่า Standard model “ถ้าพูดเหมือนภาพยนตร์ ตอนนี้เราได้เห็นภาพหลุดจากเทรลเลอร์ของหนังใหม่” กล่าว Mariusz Witek

อย่างไรก็ตามผลการจากทดลองครั้งนี้ยังไม่เรียกว่า “การค้นพบ (Discovery)” เนื่องจากความเชื่อมั่นหรือนัยสำคัญทางสถิตินั้นเท่ากับ 3.4 ซิกม่า หรือความเชื่อมั่น 99.95% แต่ในทางฟิสิกส์อนุภาคนักวิทยาศาสตร์จะยอมรับว่าเป็นการค้นพบก็ต่อเมื่อมีนัยสำคัญ 5 ซิกมา หรือ 99.9999% หรือ ความน่าจะเป็น 1 ใน 3.5 ล้านที่ผลการทดลองเกิดจากความบังเอิญทางสถิติ แต่ที่ 3.4 ซิกม่า ก็เผยเห็นร่องรอยบางอย่างที่น่าสนใจ

ขณะนี้ CERN กำลังเปิดเครื่องชนอนุภาคพลังงานสูงรอบใหม่ ซึ่งอาจจะนำไปสู่โลกใหม่เหนือไปกว่า Standard model ก็เป็นไปได้

เปเปอร์การค้นพบครั้งนี้อ่านได้จาก
http://link.springer.com/article/10.1007%2FJHEP02%282016%29104

แหล่งข้อมูล : iflscience, sciencealert, IFJ PAN

ติดตามเพจ https://www.facebook.com/punpunsara/