Parinmuodostuksen päivitystä
Viime joulukuussa julkistetuissa LHC:n tuloksissa nähtiin kummajainen: niissä oli odotettua enemmän fotonipareja, joiden energia on noin 750 GeViä. GeV on energian yksikkö, joka vastaa suunnilleen yhtä protonin massaa. (Tarkemmin sanottuna yhden protonin massaan liittyvä energia on noin 0.938 GeViä.) Suoraviivaisin tulkinta on se, että protonien törmätessä kiihdyttimessä on syntynyt aiemmin tuntematon hiukkanen, joka sitten hajoaa fotoneiksi. Se olisi kaikkia tunnettuja hiukkasia raskaampi: toistaiseksi raskain tunnettu hiukkanen on top-kvarkki, jonka massa vastaa noin 170 GeVin energiaa.
Kumpikin LHC:n tällaisia signaaleja etsivistä koeryhmistä, ATLAS ja CMS, näkivät samanlaisen vihjeen, mikä tekee siitä luotettavamman. Toisaalta kummankaan ryhmän signaali ei erottunut kohinasta varmasti. Joulukuuhun mennessä koeryhmät eivät olleet vielä ehtineet käydä tarkkaan läpi kaikkea viime vuoden aikana kerättyä dataa huolella. Kahden viime viikon aikana pidetyssä Moriondin konferenssissa ne esittelivät tarkempaa analyysiä.
Ennen konferenssia liikkui huhuja, joiden mukaan signaali olisi noussut lähes löydön tasolle. ATLAS-koeryhmä ei kuitenkaan katsonut analyysin olevan niin valmis, että sitä voisi vielä kokonaisuudessaan julkaista, joten huhumylly jatkaa pyörimistään. Se sai kyllä Moriondissa lisää vettä siipiinsä. Sekin osa vuoden 2015 datan huolellisemmasta analyysistä, mikä tuotiin julki, osoitti, että kaksi 375 GeVin fotonia tuottavia törmäyksiä on datassa vielä enemmän suhteessa kohinaan kuin joulukuussa esitettiin. CMS tutki myös vuoden 2012 havaintoja 750 GeVin tienoilta, ja ne sopivat yhteen viimevuotisten havaintojen kanssa.
Jos kyse olisi kohinasta, niin olisi ollut todennäköisempää, että lisädatan myötä merkitys olisi pienentynyt. Se, että näin ei käynyt, ei kuitenkaan vielä riitä kertomaan, että kyseessä olisi signaali: tilastollinen merkitys ei vielä ole tarpeeksi iso.
Vaikka havaintojen tulkinnasta on jo kirjoitettu yli 200 tieteellistä julkaisua –pari-kolme ilmestyy joka päivä– ja signaali näyttää lupaavalta, monet ovat kuitenkin varuillaan. On helppo keksiä selitys kahdelle fotonille, mutta on vaikea ymmärtää, miksi havainnoissa ei näy mitään muuta uutta: miten uusi hiukkanen hajoaa enimmäkseen fotonipariksi, ja miksi uusia hiukkasia on vain yksi?
Teoreetikkojen hyllyllä valmiina olevat selitykset mihin tahansa hiukkaskiihdyttimissä näkyvään signaaliin (tai kohinaan) ovat supersymmetria, tekniväri ja ylimääräiset ulottuvuudet. Fotonisignaalin selittävä 750 GeVin hiukkanen ei kuitenkaan voi olla minkään tunnetun hiukkasen supersymmetrinen partneri, eikä havaittu fotonisignaali sovi suoraan supersymmetrian muottiin. Tekniväriteorioissa on aina kokonainen parvi uusia hiukkasia, joten pitäisi selittää, miksi niistä nähdään yksi melko selvästi, mutta ei vihiäkään muista; tähän tosin on konstinsa. Ylimääräisten ulottuvuuksien avulla voi selittää melkein mitä vain, mutta LHC-dataan sopivat mallit eivät vaikuta erityisen luonnollisilta – mikä on tietysti eri asia kuin se, että ne eivät voisi olla totta.
Jos kyseessä on uusi hiukkanen, se mullistaisi hiukkasfysiikan, joka on kauan kaivannut piristysruisketta yllättävistä löydöistä. Seuraavia analyysejä sopii odottaa julkiseksi kesäkuussa, ja viimeistään vuoden loppuun mennessä saataneen varmuus siitä, onko kyseessä löytö vai yksi monista vääristä vihjeistä siitä, mitä on Standardimallin tuolla puolen.