CERN valmistab ette ajaloolist katset: hakatakse otsima „kummitusi“

Mitmete füüsikute sõnul koosneb märkimisväärne osa meid ümbritsevast maailmast salapärastest kummitus- (või fantoom-) osakestest, mille avastamine võib viia meid oluliselt lähemale universumi tõelise olemuse mõistmisele.

See idee iseenesest pole uus, kuid nüüd tundub, et teadlased on leidnud võimaluse oma teooriat katseliselt proovida.

Euroopa Tuumauuringute Organisatsiooni (CERN) juhtkond kiitis heaks katse, mis aitab tõestada nende olemasolu. Sellest annab teada BBC. Seade, mis võimaldab seda katset läbi viia, on enam kui tuhat korda tundlikum kui kõik tänapäeval olemasolevad analoogid. „Kummituste“ tuvastamiseks ei kavatseta osakesi omavahel kokku põrgatada (nagu Suures Hadronite Põrgutis), vaid murda need vastu liikumatut tahket pinda.

Tänapäeval on üldtunnustatud seisukoht, et kogu osakeste füüsika mahub nn standardmudelisse. Selle teooria kohaselt koosneb meile teadaolev materiaalne universum ainult 17 tüüpi osakestest – nii tuntud osakestest (näiteks elektron ja Higgsi boson) kui ka vähemtuntutest ja üllatavate nimedega (nagu võlukvargid, gluoonid ja tau-neutriinod). Mõned neist võivad esineda erinevates kombinatsioonides, moodustades pisut suuremaid, kuid siiski pisikesi osakesi, mis moodustavad kogu meid ümbritseva maailma – sealhulgas tähed kõige kaugemates teadaolevates galaktikates. Teised vastutavad osakeste käitumise ja nende vastastikmõju eest.

Probleem on selles, et mõnede eksperimentaalsete vaatluste tulemused näitavad veenvalt, et kogu meile teadaolev materiaalne universum moodustab vaid umbes 5% selle [mitmesugusel viisil korduvalt mõõdetud] kogumassist. Ülejäänud universum võib osaliselt (või isegi täielikult) koosneda „kummitustest“ või peidetud osakestest, mida loetakse standardmudeli 17 osakese fantoomkaksikuteks.

Kui need on olemas, oleks neid väga raske tuvastada, sest nad suhtlevad harva meie tuntud materiaalse maailmaga. Nagu kummitused, läbivad nad kergesti kõiki materiaalseid objekte ja neid ei saa meie praeguste vahenditega tuvastada.

Sama teooria raames loodud versiooni kohaselt võivad aga väga harvadel juhtudel kummituslikud osakesed laguneda standardmudeli osakesteks, mida on võimalik tuvastada juba olemasolevate vahenditega. Vastav tööriist suurendaks oluliselt sellise lagunemise tuvastamise tõenäosust. Selle asemel, et kiirendatud osakesi omavahel kokku põrgatada, nagu enamikes kaasaegsetes katsetes tehakse, plaanitakse need murda paigal seisval tahkel pinnal – nii et kõik osakesed, mitte ainult osa neist, hajuksid väiksemateks kildudeks. Seda viisi tuntakse kui SHiP-meetodit.

„Kummituste“ jahtimiseks on vaja spetsiaalset varustust. Senistes katsetes (nt Suur Hadronite Põrguti) saab uusi osakesi tuvastada kokkupõrkekohast kuni ühe meetri kaugusel. Kummituslikud osakesed võivad aga jääda märkamatuks ja rännata kümneid või isegi sadu meetreid, enne kui hakkavad lagunema ja end mingilgi moel välja annavad. Seetõttu hakkavad detektorid uue katse ajal paiknema palju kaugemal. Kavandatava uue ringpõrguti (FCC) hinnanguline maksumus on 15 miljardit eurot. See peaks alustama tööd 2040. aastate keskpaiku, kuid saavutama oma potentsiaali haripunkti mitte varem kui 2070. aastal. Kuid uute osakeste otsimine SHiP-meetodi abil võib alata juba 2030. aastal ja see läheks maksma umbes sada korda vähem.

Teadlased kavatsevad proovida kõiki võimalikke lähenemisviise osakeste tuvastamiseks, mis nende sõnul toob kaasa ühe suurima ja läbimurdelisema avastuse füüsika ajaloos.