10 februari 2012

LHC en D0: geen spoor van zwarte gaten én Wjj hobbels te zien


Deeltjesversnellers kan je op twee manieren bekijken: als wetenschappelijke instrumenten die bedoeld zijn om meer te weten te komen over de manier waarop de natuur in elkaar zit en als lugubere apparaten die het risico lopen om de aarde naar z’n mallemoer te helpen. De eerste manier levert inzichten op zoals de recente vondst met de CDF detector van de Tevatron deeltjesversneller dat er bij een energie van 145 GeV iets vreemds is opgedoken, een zogenaamde Wjj hobbel, mogelijk wijzend op ‘nieuwe natuurkunde’ – natuurkunde voorbij het gangbare Standaard Model. De tweede manier levert een rechtzaak op, zoals de heren Luis Sancho en Walter Wagner uit Hawaï die ooit hebben aangespand tegen CERN, omdat ze bang waren dat de Large Hadron Collider – ‘s werelds grootste deeltjesversneller – zwarte gaten zou produceren, die in korte tijd de aarde zouden verzwelgen. Over beide manieren heb ik nieuws. Het eerste nieuwsfeit is dat een ander instrument verbonden aan de Tevatron, de D0- of DZERO-detector, ook gezocht heeft naar die hobbel bij 145 GeV en NIETS heeft gevonden:

Oeps, da’s wel vreemd. Eén deeltjesversneller, twee miljoenen dollars kostende detectoren, twee verschillende uitkomsten. Daar zullen we vast nog meer over horen. Dan de tweede manier, de Armageddon-visie op deeltjesversnellers. Sancho en Wagner kunnen met een gerust hart gaan slapen, want onderzoek met de LHC tot een botsingsenergie van 7 TeV tussen protonenbundels laat zien dat er van alles wordt geproduceerd, behalve allesverslindende  mini-zwarte gaten. Kortom, deze hobbel is genomen, nou die eerste hobbel nog. :bron: Bron: voor de Wjj Hobbel is dat Quantum Diaries Survivor en voor de zwarte gaten is dat The Reference Frame. Kees, de laatste bron is die Tsjechische die ik vrijdag noemde. Opnemen in je lijstje! :-)

Yep, de “Wjj hobbel” van Tevatron’s CDF is echt

In blauw de "Wjj hobbel" bij 7 fb-1 van CDF

Typisch weer zo’n titel waar je geen ei van kan bakken –  de “Wjj hobbel” van Tevatron’s CDF is echt. Crypotaal voor niet-natuurkundigen, dus even een korte uitleg. Begin april dit jaar werd duidelijk dat natuurkundigen, werkzaam bij de CDF-detector van de deeltjesversneller Tevatron van het Amerikaanse Fermilab, bij botsingen tussen protonen en antiprotonen bij een botsingsenergie van 145 GeV een bepaalde ‘hobbel’ of ‘resonantie’ zagen. Bij die botsingen ontstonden zowel een W boson als twee bundels (‘jets’) van quarks, vandaar de term Wjj. De waarnemingen van april waren gebaseerd op 4,3 inverse femtobarn, da’s een maat voor de hoeveelheid botsingen. Natuurkunde is anno nu grotendeels statistiek en dat geldt ook voor de Wjj hobbel. De standaardafwijking van de waarnemingen was in april 3,2σ,  wijzend op een signaal dat boven de ruis uitkomt en dat het onwaarschijnlijk is dat de hobbel het gevolg is van statistische effecten. Maar ‘onwaarschijnlijk’ is niet hard genoeg. Maar deze week werd bekend dat bij nieuwe metingen met de CDF – gebaseerd op 7,3 fb-1 de Wjj hobbel ook is gezien en wel met een standaardafwijking van 4,8σ! Da’s andere koek, want dat ligt tegen het officiële randje van 5σ aan. Bij 4,8σ heb je een kans van ongeveer 1 op de miljoen dat het signaal vals is. Kortom, we mogen er nu wel van uit gaan dat de hobbel echt is. Het wachten is nog op bevestiging van andere instrumenten, zoals Tevatron’s D0-instrument en CERN’s Large Hadron Collider. Interessante vraag is natuurlijk waar de hobbel op duidt. Afgelopen tijd is er vol op nagedacht over mogelijke oorzaken: een Z’ boson, een nieuwe natuurkracht Technicolor met als drager een technipion, supersymmetrie of iets met de ‘achtergrond’. Wie ‘t weet mag het zeggen. :bron: Bron: diversen, zoals New Scientist, A quantum diaries survivor en Resonaances.

Ziet D0 natuurkunde buiten het Standaard Model?

Resultaten van DO

In het zogenaamde D0 (DZero) experiment van Fermilab’s Tevatron deeltjesversneller hebben wetenschappers sterke aanwijzingen gevonden voor een natuurkundig verschijnsel dat niet kan worden verklaard door het Standaard Model, hét model dat de elementaire deeltjes en de krachten ertussen verklaard. Het draait in de experimenten om de vraag waarom het heelal meer materie bevat dan antimaterie. Er is meer materie dan antimaterie en da’s maar goed ook, want stop beiden bij elkaar en ze annihileren elkaar tot licht, tot losse fotonen. Dat CP-schending plaatsvindt, zoals natuurkundigen de asymmetrie tussen materie en antimaterie noemen, was al lang bekend in sommige zeldzame reacties met neutrale K-mesonen. Maar dat was nooit genoeg om het totale waargenomen verschil te verklaren. De resultaten van D0 zijn van echter een andere orde. D0 schiet protonen en antiprotonen tegen elkaar, hetgeen eerst B-mesonen en vervolgens muonen en antimuonen oplevert, een zwaar soort electronen. Je zou 50% muonen (μ) en 50% antimuonen (-μ) verwachten. Maar wat blijkt: D0 kreeg 50,5% muonen en 49,5% antimuonen, 1% verschil. Dat verschil komt door de zogenaamde neutrale B-mesonen, waar je een ‘gewone’ en een ‘antigewone’ variant van hebt. In de dierenwereld heb je van die dieren die soms mannetje en soms vrouwtje zijn en da’s met die neutrale B-mesonen ook het geval: miljarden keren per seconde oscilleren ze tussen gewoon en antigewoon. Wat blijkt nu: de neutrale B-mesonen gaan liever van antigewoon naar gewoon dan andersom. Het waargenomen effect is wel 50 keer groter dan wat het Standaard Model voorspelt (in de afbeelding: het SM-lijntje is de voorspelling, de twee plusjes zijn de waarnemingen).  De door D0 waargenomen asymmetrie heeft een standaardafwijking van maar liefst 3,2σ en da’s erg nauwkeurig. Theoretici denken dat er wellicht onbekende elementaire deeltjes of natuurkrachten zijn die verantwoordelijk zijn voor de asymmetrie. Wordt vervolgd! Bron: o.a. A Quantum Diaries Survivor.

Switch to our mobile site