Hadron Collider Besar untuk memulai kembali dan berburu kekuatan alam kelima | Collider Hadron Besar

Itu Collider Hadron Besar (LHC) akan dimulai kembali pada hari Jumat setelah jeda tiga tahun dan diperkirakan akan menyelesaikan teka-teki ilmiah tentang apakah anomali misterius dapat menunjukkan keberadaan kekuatan fundamental kelima alam.

Temuan yang menggiurkan dilaporkan tahun lalu telah menghidupkan kembali harapan bahwa penumbuk sepanjang 20 mil dapat memberikan penemuan blockbuster kedua, lebih dari satu dekade setelahnya Higgs boson.

Dr Mitish Patel, fisikawan partikel di Imperial College London yang timnya bertanggung jawab untuk penelitian tahun lalu, mengatakan: “Kami akan melakukan ini dengan lebih optimis bahwa mungkin ada revolusi yang akan datang. Semoga saja. ”

Sejauh ini, semua yang ditemukan di LHC – termasuk Higgs – telah sesuai dengan apa yang disebut model standar. Ini telah menjadi teori pemandu fisika partikel sejak tahun 1970-an tetapi diketahui tidak lengkap karena gagal menjelaskan beberapa misteri terdalam dalam fisika, seperti sifat materi gelap.

Namun, data yang dikumpulkan dalam percobaan LHCbsalah satu dari empat detektor partikel besar di Cern di Swiss, tampaknya menunjukkan partikel berperilaku dengan cara yang tidak dapat dijelaskan oleh model standar.

Eksperimen tersebut mengamati peluruhan partikel yang disebut quark kecantikan, yang diprediksi akan meluruh dengan kecepatan yang sama menjadi elektron dan sepupunya yang lebih berat, muon. Namun, quark kecantikan tampaknya berubah menjadi muon 15% lebih jarang, menunjukkan bahwa faktor yang tidak diketahui – berpotensi menjadi kekuatan baru – sedang mengubah skala. Dua kandidat teratas termasuk partikel pembawa gaya hipotetis yang disebut leptoquark atau bilangan prima Z.

“Taruhannya sangat tinggi,” kata Patel. “Jika kami mengkonfirmasi ini, itu akan menjadi revolusi yang belum pernah kami lihat – tentu saja dalam hidup saya. Anda tidak ingin mengacaukannya. ”

Sebelum LHC dimatikan untuk peningkatan pada tahun 2018, tim mengumpulkan data yang cukup untuk menunjukkan kemungkinannya kira-kira seribu banding satu dari hasil yang terjadi secara kebetulan. Tetapi standar emas untuk fisika partikel adalah standar yang lebih ketat dalam tingkat kepercayaan 3,5m, yang berarti diperlukan lebih banyak data sebelum sebuah penemuan dapat dinyatakan. Ada juga kemungkinan yang tersisa bahwa beberapa kesalahan eksperimental yang tidak diketahui dapat menjelaskan temuan tersebut.

“Ketika Anda menunjukkan hasil ini kepada fisikawan partikel, insting pertama adalah, ‘Kalian telah mengacau’, bukan kekuatan alam yang baru,” kata Patel. “Kami, fisikawan, suka tidak yakin dan keluar dari sisi lain.”

Pada tahun lalu, antisipasi telah meningkat dengan petunjuk menarik lebih lanjut dari fisika di luar model standar terlihat dalam eksperimen lain, termasuk baru-baru ini. temuan yang tidak dapat dijelaskan dari Fermilab di AS.

“Tampaknya ada kumpulan benang lepas sekarang,” kata Prof Jon Butterworth dari University College London, yang bekerja pada percobaan Atlas LHC. “Itu membuat saya mulai berpikir bahwa mungkin ada sesuatu di luar sana yang bisa dijangkau dari lari ini atau yang berikutnya.”

Jika LHC gagal mengungkap sains baru di luar model standar, kata Butterworth, ini tidak akan menunjukkan kegagalan tetapi akan membuat bidang “sedikit kebingungan” tentang ke mana harus mencari selanjutnya.

Putaran ketiga, yang diperkirakan akan berlangsung hingga 2026, mengikuti peningkatan yang mencakup pemasangan magnet kuat tambahan yang dirancang untuk menekan proton di dalam penumbuk menjadi sinar yang lebih halus dan lebih padat. Ini akan meningkatkan laju tumbukan partikel di dalam akselerator, yang berarti para ilmuwan akan dapat mengamati peristiwa langka dengan lebih presisi.

Ashutosh Kotwal, fisikawan partikel eksperimental di Duke University di AS dan salah satu pemimpin kelompok penelitian di eksperimen Atlas LHC, mengatakan: “Potensi untuk menemukan ide-ide baru masih sangat besar. Perlu dicatat bahwa data yang kami kumpulkan sejauh ini hanya sepersepuluh dari total yang kami rencanakan. Masih terlalu dini untuk berkecil hati.”