Тамни облак физике високих енергија
Прошло је месец дана откако су физичари на Великом хадронском сударачу разбио наде од великог броја физичара и посматрача физике да се нова честица појавила у подацима о сударима прикупљеним током експеримента 2015. Ово је била дифотонска резонанца од 750 ГеВ, необјашњиви скок у производњи фотонских парова са енергијама од око 750 гигаелектронволти. Тамо, у детритусу честица након екстремних високоенергетских судара који се дешавају између парова протона, било је нешто необјашњиво. А, с обзиром на тренутно стање истраживања физике честица, нешто необјашњиво би било јебено фантастично. Дифотонска резонанца од 750 ГеВ би се потом родила 547 теоријских радова покушавајући да то објасни.
Узбуђење је било оправдано. Физика је запала у неугодан ћорсокак. Ово се тиче Стандардног модела физике честица, згодног самодоследног описа честица и сила које чине већи део наше стварности, али не све. Док је откриће Хигсовог бозона попунило кључну празнину у Стандардном моделу – чиме је ојачала његову предиктивну вредност за експерименталне феномене – Модел нема много да каже о највећим дуготрајним мистеријама физике данас: тамној енергији, тамној материји, гравитацији, неутринске осцилације, асиметрија материја-антиматерија. Непотпуно је.
Ова недовршеност је суштина лова на нову физику, или физику која се не може објаснити стандардним моделом. Физици у 2016. су преко потребни мистериозни догађаји, као што је удар од 750 ГеВ. Због тога је расположење од објаве од 5. августа да се речени удар није поново појавио у подацима ЛХЦ-а за 2016. било тако мрачно. Сви су кренули у потеру за овом (веома убедљивом) привидом нове необјашњиве честице само да би пронашли само још песка Стандардног модела.
У Бацкреацтион-у, физичарка и списатељица Сабине Хоссенфелдер сумира :
Сада када је дифотонски удар нестао , ушли смо у оно што је постало познато као „сценариј из ноћне море“ за ЛХЦ: Хигс и ништа друго. Многи физичари честица су сматрали да је ово најгори могући исход. То их је оставило без вођства, изгубљене у густишу модела који се брзо множе. Без неке нове физике, немају са чиме да раде што нису имали већ 50 година, без новог инпута који би им могао рећи у ком правцу да траже крајњи циљ уједињења и/или квантне гравитације.
Што се тиче аутора који стоје иза тих 547 радова, истраживач физичар који блогује под именом ЗапперЗ написао након августовске објаве: „Управо су створили објашњење за постојање једнорога... Претпостављам да би људи радије били ПРВИ да буду у праву него да буду опрезни и да не изгледају глупи. Уосталом, колико нас би се сетило да је такво -и-тако је написао рад да објасни нешто што уопште није постојало?' Поштено.
Тамни облак је више од неких неодговорених питања. Ради се о самој ствари: како би уопште требало да размишљамо о фундаменталној физици. Конкретно, „неуспех“ да се пронађе физика изван Хигсовог бозона на ЛХЦ-у представља увреду за нешто филозофскије и, добро, старо. Ово је 'природност'.
Физика треба да буде природна. Физика треба да буде једноставна и лепа. Требало би да пронађемо подударности у основним законима природе и те коинциденције треба да упућују на неки задовољавајући естетски поредак. Уопштено говорећи, ово нам је речено о свету: ако можемо да припишемо природном, неуредном уређењу ствари, бићемо здравији и бистрије главе. Путоваћемо са струјом нечег дубоког и важног уместо против њега. У елеганцији, све ће се једноставно закључати на своје место.
У физици, природност поприма облик нумеричке коинциденције. Идеја, која се односи на квантну теорију поља, је техничка, али осећај високог нивоа је да различите нумеричке константе које управљају универзумом не би требало да изгледају превише измишљено. Ово је привлачност Стандардног модела, где се све једноставно закључава, природно.
Осим што није. Маса Хигсовог бозона изгледа заиста измишљена. Мали је — упркос томе што честицама даје масе које су потенцијално величине милиона милијарди ТеВ, Хигсов бозон како је примећен на ЛХЦ-у тежи само .125 ТеВ. Као, некако је Хигсов бозон почео са довољно масе да напусти универзум какав ми видимо, али не више. То није врста ствари коју гледате и можете замислити да се „управо догодило“. То је неприродно. Мора да постоји још нешто што не видимо.
Дакле, проширењем Стандардног модела, постоји нада за решавање ове неприродности, али физичари попут Хосенфелдера сматрају да је јурњава за „природним“ објашњењима део проблема. „То што ЛХЦ није видео доказе за нову физику за мене је јасан сигнал да радимо нешто погрешно, да наше искуство из конструисања стандардног модела више није обећавајући правац за наставак“, пише она. „Ушли смо у ћорсокак ослањајући се на естетске смернице да бисмо одлучили који експерименти највише обећавају.'
Односно, покушај да се стандардни модел реши у складу са неком илузорном природом само ће погоршати наше проблеме.
Међутим, нисмо баш у ћорсокаку када је у питању стандардни модел. ЛХЦ производи статистику о параметру који се односи на Хигсов бозон познат као ттх производње. Ово има везе са спрегом између Хигсова и честице познате као горњи кварк. Међутим, тренутни подаци показују да је ово прилично у супротности са оним што је предвиђено Стандардним моделом, као што је забележено прошле недеље на блогу Ресонаанцес, ово ће, као и пораст од 750 ГеВ, вероватно бити и статистичка мрља. Ипак, то би ускоро могло постати храна за следећу салву спекулативних радова из физике.
Тамни облаци наговештавају кишу, која пере ствари, претпостављам. 'Неуспеси' какви су увек били у физици и науци уопште. Када кажете шта нешто није, утолико сте ближи томе да кажете шта јесте. Једини прави неуспех је да се експеримент уопште не изведе.