Pierwsze wyniki prowadzonego od lat eksperymentu Muon g-2 w Fermi National Accelerator Laboratory Departamentu Energii USA pokazują, że cząstki elementarne zwane mionami zachowują się w sposób, który nie został przewidziany przez obecną teorię, Model Standardowy – informuje strona internetowa Fermilab. Świat obiegła informacja, że być może mamy do czynienia z nową fizyką. Sam zespół komunikacyjni Fermilabu pisze o wynikach w tonie ekscytacji.

We’re thrilled to announce that the first results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics! #gminus2https://t.co/tUx4ojzIps pic.twitter.com/t1ufui2Mwu

— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021

Na ile jest to istotnie przełomowa praca? Czy starzy fizycy teoretycy mogą już się pakować, bo gmach fizyki będą teraz urządzać nowi-rewolucjoniści? Czym są miony, Model Standardowy i co w zasadzie robi eksperyment Muon g-2?

O tym wszystkim w specjalnym odcinku Radia Naukowego, który powstał z inicjatywy Patronów i Patronek Radia Naukowego skupionych na facebookowej grupie RN.

Opowiada jeden z najbardziej znanych i zasłużonych popularyzatorów nauki w kraju – prof. Krzysztof Meissner z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

A tutaj macie wyjaśnienie ze strony samego Fermilabu. Więcej u nich na stronie

Przygotowanie każdego odcinka to wiele godzin pracy. Jeśli podobał Wam się ten podcast – możecie go wesprzeć w serwisie Patronite. Dzięki!

Na zdjęciu eksperyment Muon g-2,  Reidar Hahn, Fermilab

 

TRANSKRYPCJA

 

Karolina Głowacka: Dzień dobry, tu Karolina Głowacka. Drzwi do nowej fizyki uchylone. Oto być może mamy do czynienia z nową, piątą siłą natury – cząstka wymyka się naukowcom. Pewnie widzieliście już takie doniesienia, takie nagłówki dlatego, że badania fizyków z Fermilabu – bo o to tutaj chodzi – faktycznie odbiły się szerokim echem na całym świecie. Fermilab to laboratorium w Stanach Zjednoczonych, a chodzi o wyniki badania przeprowadzonego na eksperymencie mion G minus dwa. O co tutaj chodzi? Czy faktycznie mamy do czynienia z jakimś niezwykłym przełomem? O tym teraz w specjalnym odcinku Radia Naukowego, który powstał na życzenie patronów i patronek zgłoszone na facebookowej grupie Radia Naukowego. Moim gościem jest profesor Krzysztof Meissner z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Dzień dobry, panie profesorze.

 

Krzysztof Meissner: Witam panią, witam państwa.

 

K.G.: Co się wydarzyło, czego się dowiedzieliśmy i czym w zasadzie jest ten mion G minus dwa? Jak mamy to rozumieć?

 

K.M.: Zacznijmy od tego, że mówimy teraz o sprzężeniu cząstek elementarnych, w tym przypadku mionów, do fotonów. Czyli jak one reagują np. na pole magnetyczne – to jest pytanie, które zadajemy. One mają swój wewnętrzny moment pędu, czyli spin. Ma to i elektron, i mion. W związku z tym reagują one na pole magnetyczne, jak gdyby obracając się jak bączek, który został wprawiony w ruch. To oddziaływanie jest mierzone. Klasycznie rzecz biorąc, wygląda to tak, że gdyby były to cząstki klasyczne, czyli taki naładowany magnesik, który by się kręcił w polu, to mierzy się to w pewnych jednostkach i wtedy G byłoby równe jeden. Dla klasycznych cząstek to G byłoby równe jeden. Prawie sto lat temu Paul Dirac napisał równanie dla takich cząstek, w szczególności dla elektronów. I wyszło z niego, że G jest równe dwa. Więc już wiadomo, że nie jest to klasyczna cząstka, że tego kręcenia się nie można sobie wyobrażać jak kręcenie się małego magnesiku czy ładunku wokół czegokolwiek, tylko to jest coś innego, nowego. W związku z tym jest to G równe dwa. 

 

K.G.: Ta inna nowość dotyczy wszystkich cząstek elementarnych? One po prostu są takie dziwne?

 

K.M.: Wszystkich, które są fermionami, wszystkich, które mają spin jedna druga czy trzy drugie. Nie dotyczy to np. fotonów. W każdym razie mamy G równe dwa, bo równanie Diraca dotyczy cząstek o spinie jedna druga. Są to elektrony, miony, protony. Z tym że protony są cząstkami złożonymi z kwarków, więc tam nie jest dwa. Dla cząstek elementarnych jest to dwa. No ale wtedy ludzie zaczęli się zastanawiać, czy do tego są poprawki kwantowe, takie, które biorą się z tego, że taki elektron może wysłać z siebie foton, foton wyprodukuje parę elektron-pozyton, zamieni się znowu foton i wróci do elektronu. Tak wyobrażamy sobie czy tak rysujemy poprawki do tego oddziaływania. Wtedy tenże foton zewnętrzny, który w tym przypadku jest polem magnetycznym, ale rozumiemy to jako fotony, nie oddziałuje bezpośrednio z elektronem, tylko np. z jednym z elektronów czy elektronem z tej pary. No a mogą być dwie pary itd. Zaczęto się nad tym zastanawiać. Pierwszą poprawkę do tego oddziaływania policzył Julian Schwinger. I wyszło mu, że ta poprawka to jest tzw. alfa dzielona przez dwa pi. Alfa to jest bardzo słynna stała w fizyce. Opisuje ona kwadrat ładunku elektronu i jest równa jednej sto trzydziestej siódmej. Dlatego sto trzydzieści siedem jest niezwykle ważną liczbą w fizyce – bo to jest odwrotność kwadratu ładunku elektronu. Miałem kiedyś na Wydziale Fizyki pokój o numerze sto trzydzieści siedem i byłem z tego bardzo dumny. Ta poprawka alfa przez dwa pi została wkrótce zmierzona. I rzeczywiście, jest to już to G minus dwa. Bo to jest dwa plus ta malutka poprawka. Ale potem eksperymenty były coraz dokładniejsze i okazywało się, że to nie jest tylko alfa przez dwa pi, tylko są kolejne wyrazy, rozwinięcia w alfa. Oczywiście teoretycy zaczęli to liczyć, żeby prześcignąć doświadczalników i przewidzieć nową znaczącą cyfrę przed nimi. Ten wyścig trwa zresztą do dzisiaj. Doprowadził on do tego, że doświadczalnicy mierzą do czternastu miejsc po przecinku to G minus dwa. Czyli zaczyna się zero przecinek zero zero jeden – to jest ta główna poprawka – ale potem jest dalszych jedenaście cyfr. Teoretycy przewidują czy obliczają to do czternastu miejsc po przecinku i wszystko się zgadza. To jest najlepiej sprawdzona teoria, o jakiej możemy pomyśleć. Zgadza się wszystkie czternaście miejsc. No i było pytanie, czy dla mionu jest tak samo. 

 

K.G.: Zaczekajmy sekundkę z tym mionem, bo powiedział pan dużo trudnych słów i ktoś, kto może nie jest specjalnie zainteresowany tematem, mógł wszystkiego nie załapać. Streszczając, rozumiem, że chodzi po prostu o to, że elektron zachowuje się mniej więcej tak, jakbyśmy się spodziewali, jak się ma zachowywać w ramach teorii, jaką mamy do opisu tych cząstek elementarnych. Elektron zachowuje się grzecznie, wszystko jest w porządku, teoretycy się zgadzają, doświadczalnicy to potwierdzają, wszystko jest okej. No i teraz cały na biało wjeżdża ten mion. Czym on jest?

 

K.M.: Z tym że trzeba podkreślić, że zarówno to doświadczalne zmierzenie, jak i teoretyczne obliczenia to jest wiele lat pracy setek ludzi. Bo to są dziesiątki tysięcy diagramów do policzenia, żeby policzyć to alfa do piątej. To jest gigantyczny wysiłek i naprawdę niewiele osób potrafiłoby to zrobić. Liczyłem kiedyś do drugiego rzędu. Policzyłem, ale to był gigantyczny wysiłek – już drugi rząd, czyli alfa kwadrat. A teraz mamy alfa do piątej. Mion powinien zachowywać się tak samo, jak elektron oprócz tego, że jest dwieście razy cięższy. Mion waży ponad sto megaelektronowoltów, a elektron waży pół megaelektronowolta. I okazało się, że to jest duża różnica. W tym sensie, że jak gdyby diagramy, które obliczamy, są podobne. Czyli w zasadzie można by przenieść całe obliczenie do mionu – tak by się wydawało. Tylko że tutaj jest jeden problem. Mianowicie jak liczymy te kolejne poprawki, że mion wypuszcza z siebie foton, foton produkuje parę elektron-pozyton itd., to może również wyprodukować parę kwark-antykwark. No bo kwarki są naładowane, w związku z tym mogą być wyprodukowane z fotonu. I tu zaczyna się problem dlatego, że co prawda mamy teorię, czyli chromodynamikę kwantową będącą częścią modelu standardowego, czyli naszej teorii opisującej wszystkie oddziaływania fundamentalne oprócz grawitacji. I ona jest fantastycznie sprawdzona, widać to np. po elektronie. Natomiast brakuje nam matematyki, żeby obliczać w ramach tej teorii diagramy z pierwszych zasad – że siadam, poświęcam pół roku i na końcu mam wynik. Tu jest o tyle problem, że oddziaływania silne przez to, że są silne, nie pozwalają mi na policzenie tego z pierwszych zasad. Nie umiem tego policzyć, tam są pewne szeregi, pewne problemy z analizy funkcjonalnej, której matematyka nie rozwiązała do dzisiaj. W związku z tym fizycy muszą sobie jakoś radzić, więc biorą np. mierzone procesy z oddziaływaniami silnymi i pytają, jak wynik tego pomiaru da się z powrotem włożyć do mojego obliczenia G minus dwa. Ma to mniejszy wpływ dla elektronu, który jest lekki, niż dla mionu, który jest ciężki. Jeżeli jest ciężki, to łatwiej mu wyprodukować kwarki. Masa kwarków jest średnio dobrze określonym pojęciem, ale powiedzmy, że jest to rzędu stu megaelektronowoltów. A jego masa to sto elektronowoltów. Czyli zaczynamy już łatwo produkować kwarki, a nie wiemy, jak to liczyć. W związku z tym wkład takich diagramów, których nie umiemy policzyć, które musimy wziąć skądinąd, de facto z pomiarów, jest znacznie większy dla mionu niż dla elektronu. I tu się właśnie zaczyna problem, że ta część elektrodynamiki kwantowej, która tak świetnie działa dla elektronu, działa równie świetnie dla mionu. Tu nie mamy żadnych problemów z liczeniem. Ale te diagramy, które mają produkcję kwarków i antykwarków, które mają dużo większy wpływ, są źródłem problemów dla G minus dwa. Dwadzieścia lat temu zrobiono eksperyment, który mierzył to dla mionu. To jest trudny eksperyment dlatego, że miony się rozpadają, są nietrwałe. 

 

K.G.: A gdzie te miony latają?

 

K.M.: Eksperyment polega na tym, że bierzemy wiązkę protonów z jakiegoś akceleratora, uderzamy w jakąś tarczę, z tej tarczy oprócz wielu innych rzeczy produkowane są również piony. Piony są cząstkami silnie oddziałującymi, więc jest ich dużo. A rozpadają się one na miony. W związku z tym czekamy chwilkę, łapiemy te miony, wpuszczamy je do akceleratora, tym razem kołowego, i czekamy, aż się rozpadną. Ten akcelerator jest w silnym polu magnetycznym, więc one się obracają jak bączki, jednocześnie kręcąc się naokoło tego akceleratora. Jest to obłożone detektorami, które czekają na elektrony. Bo mion się rozpada na elektron, neutrino jonowe i antyneutrino elektronowe. Neutrina oczywiście uciekają, kompletnie nie mamy jak ich zarejestrować, ale elektron widzimy. Patrzymy na niego i mówimy: w jakim stanie był mion, kiedy się rozpadał? I w jakim punkcie tego okręgu to się stało? Obliczamy, jak on powinien się kręcić w tym polu magnetycznym, żeby wyprodukować elektron w tym punkcie. I porównujemy stan elektronu z tym, w jakim stanie powinien być mion w chwili rozpadu.

 

K.G.: Czyli nie możemy zmierzyć go bezpośrednio, tylko pośrednio.

 

K.M.: Tak, mierzy się go poprzez ten elektron. Znając elektron, mówimy: aha, mion miał ten spin skierowany w taką i taką stronę, czyli tak i tak się obracał w tym polu magnetycznym. Oczywiście trzeba wyprodukować mnóstwo tych mionów, mnóstwo tych elektronów, bo nigdy nie wiemy, gdzie on się rozpadnie. Nie wszystkie elektrony złapiemy, bo są tam tylko dwadzieścia cztery detektory tych elektronów. Niektóre nam uciekają, ale o tych, które nie uciekają, zaczynamy zbierać dane i wreszcie mówimy: aha, no to obrót mionu w polu magnetycznym wygląda tak i tak z taką i taką dokładnością. To zawsze jest pewna dokładność, bo gdybyśmy nieskończenie długo prowadzili eksperyment, to oczywiście byłoby znacznie lepiej. Ale nie możemy, w związku z tym eksperyment wtedy, te dwadzieścia lat temu, wskazał na pewną wartość tego G minus dwa, czyli sposobu obracania się mionu. Oczywiście już wtedy G minus dwa dla elektronu było świetnie znane, nie tak świetnie, jak dzisiaj, ale wystarczająco. I to już wtedy się trochę nie zgadzało. Wszyscy wiedzieli, że się nie zgadza, ale ponieważ błąd eksperymentalny był dość duży i błąd teoretyczny był dość duży, bo znowu nie umieliśmy oszacować tych wkładów, i to tak trwało, i trwało, i trwało…

 

K.G.: Rozumiem, że w tym błędzie eksperymentalnym nie chodzi o niedopięty kabelek, tylko o błąd statystyczny.

 

K.M.: Tak, jest za mało tych mionów, jedne się rozpadają tak, drugie tak. Każdy pomiar, np. długości stołu, za każdym razem da trochę inny wynik, więc uśredniamy i mówimy: błąd jest taki i taki. Niedawno powtórzono ten eksperyment ze znacznie lepszą statystyką, poprawiono tam mnóstwo rzeczy eksperymentalnie. I to, co ogłoszono, to jest nowy wynik z mniejszym błędem, niż był wtedy. Okazało się, że wynik jest ten sam, co ich bardzo cieszy – że ten eksperyment sprzed dwudziestu lat różnił się jedynie błędem statystycznym, a nie że wynik się jakoś zmienił. A teoria nadal twierdzi, że jest inaczej. W związku z tym ludzie zastanawiali się nad tym wkładem tzw. hadronowym, czyli tym od oddziaływań silnych. Czy my potrafimy go lepiej policzyć, czy umiemy z nim coś zrobić. I tu się niewiele zmieniło. To znaczy, te eksperymenty, które dawały nam wkład do obliczeń teoretycznych, są praktycznie takie same. To, co się być może zmieni, to jest to, że zaczęliśmy liczyć te wkłady nie z eksperymentu, tylko tzw. obliczenia na sieci. Ponieważ mamy gigantyczne komputery w porównaniu z tym, co było w dwutysięcznym roku, potrafimy już teraz te oddziaływania silne jak gdyby zrobić bardzo gęstą siatką przestrzenną i liczyć na niej oddziaływania. To jest bardzo trudne, ale to by było jak gdyby z pierwszych zasad. Matematyka nie daje nam metod analitycznych, ale chcemy zastosować metody numeryczne. Jest taka grupa, która twierdzi, że ma już tak dopracowane te kody i ma dostęp do tak dużych komputerów, że potrafi zejść z błędem poniżej tego, co do tej pory było brane eksperymentalnie. I wtedy dopiero będziemy mogli porównać czysty wynik teoretyczny – kiedy wszystkie wkłady są tak naprawdę liczone teoretycznie. To znaczy, część analitycznie, a część na sieci, ale generalnie nie bierzemy niczego z eksperymentu z wynikiem, który oni uzyskali. 

 

K.G.: I wtedy będziemy mieli taką samą sytuację z mionami, jak mieliśmy z elektronami.

 

K.M.: Tak, bo przy elektronach wkład był dużo mniejszy. Ze względu na małą masę elektronów wkład tamtych – czy my to weźmiemy z sieci, czy nie z sieci, niewiele zmieni. Może w następnych rzędach te obliczenia byłyby ważne. Ale to nie było takie ważne ze względu na małą masę elektronu. W związku z tym mogliśmy tam dojść do czternastu miejsc po przecinku z małym błędem również teoretycznie. A tu nie potrafimy, tu mówimy o błędzie mniej więcej na jedenastym miejscu. Zresztą doświadczalnie też jest to dużo trudniejsze, bo elektron kręci się w tym akceleratorze dowolnie długo, bo jest stabilny. Natomiast mion się rozpada. W związku z tym trudno powiedzieć, dlaczego to jest ważne. Dlatego, że jeżeli tak jest, że ta różnica będzie nadal, jeżeli zmniejszymy błędy i stwierdzimy: nie, pięć sigma albo sześć sigma… To znaczy, odległość zawsze się mierzy w odległościach tej dyspersji, tego błędu. Zawsze się otwarcie mówi, że powinno być co najmniej pięć sigma, co oznacza, że jeden przypadek… Już nie pamiętam – trzy sigma to są trzy przypadki na tysiąc. Statystycznie może się tak zdarzyć. Cztery sigma jest dziesięć razy mniej. Naprawdę jeden na milion, już nie pamiętam, ile to dokładnie jest. Wtedy mówi się, że jest to odkrycie. No bo nigdy nie wyeliminujemy błędu statystycznego w pomiarze, ale możemy go uczynić dowolnie małym, jeżeli mamy pieniądze, czas i aparaturę. Jeżeli to by się utrzymało, to znaczyłoby to, że w tych pętlach, które liczymy, są nie tylko znane cząstki, ale być może również nieznane, których do tej pory nie uwzględnialiśmy w diagramach. I to jest oczywiście cały przemysł, co tam można pododawać do modelu standardowego, żeby próbować zbliżyć się do wyniku eksperymentalnego. Żeby „poprawić” wynik teoretyczny dzięki tym nowym diagramom, których do tej pory nie było. Tylko do tej pory – jest teraz prawie cztery sigma – to jest jeszcze za mało, żeby twierdzić, że naprawdę jest rozbieżność między teorią a doświadczeniem. 

 

K.G.: Czyli jeszcze coś może być ewentualnie nie do końca precyzyjne z eksperymentem, tak?

 

K.M.: To też, ale przede wszystkim z teorią. To znaczy, my teoretycznie możemy nie doszacowywać błędu tych tzw. wkładów hadronowych, których nie umiemy do końca liczyć. Bo jeżeli zwiększymy błąd, to nagle jesteśmy bliżej. Z obu stron – błąd doświadczalny się zmniejszył, błąd teoretyczny być może się zmniejszył, ale nie możemy jeszcze twierdzić, że nowa fizyka jest tutaj konieczna. Natomiast jedna rzecz, której się nie uwzględnia, to to, że okazało się, że neutrina są masywne. Mają bardzo małą masę, ale mają, co prawdopodobnie oznacza, że istnieją ich partnerzy, którzy są ciężkimi, tzw. prawymi neutrinami. I one powinny biegać w tych pętlach. Nie wiemy, jak je uwzględnić, ponieważ dopóki ich rzeczywiście nie odkryjemy, możemy tylko powiedzieć: gdybyśmy dodali takie i takie prawe neutrina, to byśmy mieli wynik eksperymentalny. Bo one wtedy są dodatkowymi diagramami do teorii. No i wtedy byśmy coś powiedzieli na ten temat.

 

K.G.: Czyli rozumiem, że muszą te rzeczy cały czas iść równolegle – i teoria, i jak najlepsze doświadczalnictwo. Natomiast czytam w bardzo poważnych źródłach czy od samego Fermilabu, którzy piszą o tym, że są wzmocnione dowody na nową fizykę, że mamy prawdopodobnie do czynienia z jakimiś otwartymi drzwiami do nowych cząstek. Wszystko jest opisywane w tonie new, breaking, we are thrilled to announce itd. Więc jak mamy to rozumieć?

 

K.M.: No bo żyjemy w takim świecie. Bez sensacji nic się nie przebije na pierwsze strony gazet.

 

K.G.: Oni kłamią czy podkręcają?

 

K.M.: Inaczej interpretują. Bo jeżeli człowiek jest ostrożny, to powie: poczekajmy jeszcze na wynik teoretyczny i zobaczymy, czy po tych poprawkach np. na sieci, spowoduje on, że zbliżymy się lub będziemy mieli mniejszy błąd. Na razie ten błąd jest zdecydowanie zbyt duży głównie po stronie teoretycznej, ponieważ błąd doświadczalny się zmniejszył po tym świeżym eksperymencie. Natomiast błąd teoretyczny jest nadal duży i nie jest do końca znany. To znaczy, szacuje się go, ale tak naprawdę my go do końca nie znamy. 

 

K.G.: Czyli jeszcze do końca nie rozumiemy, czy ten mion zachowuje się niezgodnie z teorią, bo mamy teorię niedopracowaną do tego poziomu?

 

K.M.: Tak. Jeżeli okaże się, że nie doszacowaliśmy pewnych wkładów do tego błędu i jest on taki, że prawie pokrywa się z wynikiem eksperymentalnym, to nie ma żadnego problemu. To prawdopodobnie jest to samo. Nie musimy niczego nowego wprowadzać.

 

K.G.: I rozumiem, że wtedy nie trzeba będzie przemeblowywać modelu standardowego.

 

K.M.: Modelu standardowego na pewno nie trzeba przemeblowywać. Można dodawać do niego cząstki. Model standardowy jako taki jest w fantastycznej formie, znakomicie się zgadza, tylko że wiemy, że to nie jest ostatnie słowo. To znaczy, czy musimy dodać do niego nowe cząstki o znacznie większych masach – to jest pytanie. Prawdopodobnie coś z nim musimy zrobić dlatego, że pewnych rzeczy model standardowy na pewno nie tłumaczy. Nie mówimy tu akurat o tym eksperymencie, tylko np. o tzw. nadwyżce materii nad antymaterią, czyli ile jest protonów czy neutronów w świecie w stosunku do fotonów. Fotonów jest rzędu miliard na jeden proton. Jak się prześledzi historię świata, zakładając, że mamy tylko model standardowy, to tego nie potrafimy wytłumaczyć. Powinno być wtedy dużo mniej protonów, niż obserwujemy. Więc na pewno trzeba coś dodać do modelu standardowego. Natomiast, czy ten eksperyment zaczął nam wskazywać, które cząstki mamy dodać, które potem nam jeszcze wyjaśnią te kosmologiczne, rzeczywiste, istniejące i mierzalne problemy, to nie wiadomo. Czy to jest to otwarcie, które wystarczy zbadać. Zawsze w fizyce cząstek elementarnych jednak trzeba na końcu odkryć cząstkę. To znaczy, trzeba ją zobaczyć w jakimś eksperymencie. 

 

K.G.: Fantastycznie, już widzę te nowe akceleratory, nowe eksperymenty, jeszcze większe, jeszcze potężniejsze. Widzę, że interesuje pana taka opcja. 

 

K.M.: Może się okazać, że te cząstki mają np. dziesięć miliardów gef (? 26:26) masy. Akcelerator musiałby być wtedy pewnie taki jak Ziemia, żeby przyspieszyć według obecnej technologii cząstki, żeby je wyprodukować. Więc w tym sensie może to być jeszcze daleko przed nami. Zobaczymy. Razem z profesorem z Poczdamu zaproponowaliśmy teorię, w której są nowe cząstki, są te prawe neutrina w pewnej szczególnej konforemnie niezmienniczej czy prawie niezmienniczej teorii. W związku z tym bardzo czekam np. na LHC – czy on coś znajdzie, czy nie też nie znajdzie. Będę teraz sprawdzał ze swoimi doktorantami, czy ta teoria coś do G minus dwa potrafi wnieść, czy ona jakoś modyfikuje to G minus dwa. To jest bardzo trudny problem, ale zobaczymy. Jeżeli wynik teoretyczny przesunąłby się w kierunku doświadczalnego, to jest święto lasu, ale to jeszcze żaden dowód, że akurat ta teoria jest tą właściwą. Natomiast byłaby to pewna wskazówka, że tak jest. Musi być takie bezpośrednie sprawdzenie dlatego, że zawsze możemy coś zrobić ze śrubokrętem w teorii, żeby ona tłumaczyła jakieś zjawisko, ale była trochę inna. Ale chciałbym podkreślić, że model standardowy ma się świetnie. Prawdopodobnie trzeba do niego coś dodać, ale to nie jest tak, że musimy go zmieniać. Oczywiście teraz już wiemy, że masy neutrin są niezerowe. To się zmieniło, ale teraz przez model standardowy rozumie się coś, co było wcześniej, tylko z niezerowymi masami neutrin. Tu się nic nie zmieniło, to jest coś, co jest łatwe do dodania.

 

K.G.: Jak wiemy, model standardowy to teoria opisująca cząstki elementarne. Na koniec tak mi się przypomniało à propos wielkiego zderzacza hadronów, który miałam możliwość zwiedzać jeszcze zanim ruszył, dzięki pana wsparciu i protekcji, za co jeszcze raz dziękuję. Pamiętam, że wtedy wszyscy mi mówili – to było jeszcze przed detekcją cząstki bozonu Higgsa – że tak naprawdę to oni by chcieli, żeby tego bozonu nie znaleziono. Żeby się okazało, że jednak coś tam inaczej jest w tej fizyce i że wtedy będzie można usiąść i wymyślić ją na nowo. To jak to jest, czy w środowisku czeka się na takie zmiany, na to, żeby jednak był jakiś wyłom w teorii, żeby była ta nowa fizyka, o której się pisze w nagłówkach, czy raczej wolicie, żeby układała się tak po kolei, cegiełka po cegiełce, aż zbudujecie w pełni gotowy gmach fizyki, czy raczej czekacie na coś nowego?

 

K.M.: Dla teoretyków taki doświadczalny wkład, który mówi, że nasza teoria nie jest do końca prawdziwa, że są jakieś luki albo nieścisłości, albo że czegoś nie przewidujemy, to jest oczywiście wskazanie, w którym kierunku powinniśmy iść w rozwoju tej teorii. A wiemy, że musimy iść. Model standardowy – który się fantastycznie zgadza we wszelkich eksperymentach laboratoryjnych – we współczesnym świecie musi być czymś uzupełniony. I czekamy, aż te doświadczenia powiedzą nam, w którym kierunku iść. Takim oczekiwaniem była supersymetria – że się znajdzie nową symetrię w LHC. LHC nie znalazło supersymetrii w ogóle, co akurat mnie cieszy, ale niektórych martwi. W związku z tym musimy szukać czegoś więcej. Jak mówię, przewidujemy tzw. konforemny model standardowy, uzupełniony w pewien szczególny sposób. On jeszcze też nie jest w żaden sposób potwierdzony, bo LHC na razie potwierdza model standardowy w każdym aspekcie, który mamy. Więc z jednej strony fantastycznie, że mamy tak świetny model, ale z drugiej jednak chcielibyśmy, żeby to doświadczenie nam pokazało, jak mamy uzupełnić model standardowy. I to by otworzyło zupełnie nowe drzwi dla teorii, dla badania nowych propozycji itd. Bo tak to się troszkę kręcimy w kółko. To znaczy, dopóki eksperyment nie potwierdzi różnych rzeczy, które proponujemy, i dopóki są one spójne, niesprzeczne z tym, co wiemy z eksperymentu do tej pory, to każda propozycja jest równie dobra. Tak że mamy nadzieję, że to się zmieni, ponieważ wiemy, że to nie może być ostatnie słowo. Natomiast nie mamy na razie tych wskazówek. Być może to jest jakaś wskazówka, ale musimy poczekać nawet bardziej na część teoretyczną niż doświadczalną. Podobny problem jest z mionami w tzw. rozpadzie BS gamma, czyli kwark B rozpada się na kwark S przy jakichś mezonach. Tam również jest niespójność, to znaczy, różnica pomiędzy mionami i elektronami, która być może pochodzi z tego samego źródła, a być może również wskazuje na jakąś nową fizykę. Ta anomalia BS gamma jest z nami od dawna. Jest ona związana z podobnymi diagramami co tutaj – w innym procesie, ale podobne diagramy – więc być może to rozstrzygnięcie teoretyczne, jak należy to liczyć i kiedy ten błąd będzie bardzo mały, powie nam i o jednym, i o drugim procesie, czy to jest anomalia, czy nie, wręcz przeciwnie, model standardowy znowu wyszedł obronną ręką. Co będzie z jednej strony świetną wiadomością, że mamy tak doskonały model opisujący cząstki elementarne, ale z drugiej będzie złą wiadomością, bo nie będziemy wiedzieć, jak go rozszerzyć.

 

K.G.: Bardzo dziękuję. Pan profesor Krzysztof Meissner z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego w specjalnym odcinku newsowym Radia Naukowego. Dziękuję bardzo, panie profesorze.

 

K.M.: Dziękuję pani, dziękuję państwu.

 

Dziękuję, że wysłuchaliście tego odcinka specjalnego do końca. Polecajcie, proszę, dalej Radio Naukowe, wrzucajcie na media społecznościowe, wysyłajcie linki do znajomych. Zbieram publiczność i nie uda mi się tego zrobić bez waszego, drodzy słuchacze i drogie słuchaczki, wsparcia. Zachęcam również oczywiście do zajrzenia na patronite.pl/radionaukowe, a przede wszystkim do słuchania kolejnych odcinków Radia Naukowego. W każdy poniedziałek i czwartek pojawiają się nowe odcinki. Jest już sporo tych przygotowanych wcześniej, tak że jest czego słuchać. Jeśli np. jesteście tutaj nowi, to jest parę fajnych rzeczy do nadrobienia. Życzę dobrego dnia – Karolina Głowacka, do usłyszenia.