Η γέννηση της μάζας: Το μυστήριο του κατοπτρικού κόσμου

Ο τίτλος αυτής της ανάρτησης είναι και ο τίτλος του βιβλίου του Γιώργου Τριανταφύλλου, ενός φυσικού που συνάντησα πριν από δύο εβδομάδες στο Κολυμπάρι της Κρήτης, κατά τη διάρκεια του συνεδρίου ICNFP 2015. Είχα γνωρίσει τον Γιώργο στο ίδιο συνέδριο πριν από τρία χρόνια, και φέτος είχαμε λίγο περισσότερο χρόνο να μιλήσουμε επ’ ευκαιρία μιας ωραίας εκδρομής στον βοτανικό κήπο των Χανίων, καθώς και στα διάφορα γεύματα του συνεδρίου. Μιας και είχε την καλοσύνη να μου δώσει ένα αντίτυπο του βιβλίου του, είπα να αναφερθώ σε αυτό σήμερα εδώ.

Ξέρω τι σκέφτεστε πιθανότατα ήδη: σας έρχεται στο μυαλό εκείνη η γνωστή αγγλική λέξη που αρχίζει από «c» – αυτή τη λέξη που χρησιμοποιούν πολλοί σνομπ φυσικοί για να περιγράψουν ανθρώπους μη ειδικούς στη φυσική οι οποίοι λένε πως έχουν μια Θεωρία των Πάντων. Ο Γιώργος όμως δεν ανήκει σε αυτήν την κατηγορία. Κατ’ αρχάς, είναι ένας «πραγματικός» φυσικός με PhD (Πανεπιστήμιο του Yale, 1993) και με μεταδιδακτορικές σπουδές (Πανεπιστήμιο του Toronto, Alex von Humbold fellow στο T.U του Μονάχου, και στο Μετσόβιο μέχρι το 2002). Το γεγονός πως μετέπειτα άφησε τον ακαδημαϊκό χώρο για να ακολουθήσει μία καριέρα σαν ειδικός διαπραγματευτής παραγώγων δείχνει μόνο πως είναι πιο έξυπνος από τον μέσο φυσικό…Και κατά δεύτερον, η δική του προσέγγιση στο ζήτημα των άλυτων μυστηρίων της φυσικής είναι μία περισσότερο αισθητική προσέγγιση, παρά κάτι του τύπου «έχω μία λύση, ακούστε την».

Στο βιβλίο του ο Γιώργος εισάγει κάποιες ιδέες για το τι μπορεί να ανακαλύψουμε στο μέλλον, και μάλιστα δίνει ένα όνομα σε νέα σωματίδια που αυξάνουν τη συμμετρία του κόσμου των υποατομικών σωματιδίων: τα αποκαλεί «κάτοπτρονς», θέλοντας έτσι να συμπυκνώσει στην ονομασία αυτή την έννοια του κατοπτρικού κόσμου. Παρ’ όλα αυτά, εάν βγάλετε το συμπέρασμα πως το βιβλίο είναι μία προσπάθεια για μία Θεωρία των Πάντων, θα έχετε κάνει λάθος. Είναι περισσότερο ένα βιβλίο για τον μη ειδικό στη φυσική, και η προσπάθεια του Γιώργου για εκλαΐκευση να είναι έκδηλη. Στο μεγαλύτερο μέρος του βιβλίου, έτσι, εξηγεί με απλά λόγια τα κομμάτια του φυσικού κόσμου που καταλαβαίνουμε, και με την έμφαση να δίνεται στην εκτίμηση των αισθητικών χαρακτηριστικών του όλου δημιουργήματος.

Η λογική του βιβλίου και η στόχευση του στον απλό άνθρωπο φαίνεται καθαρά και από την ύπαρξη ενός πλούσιου λεξικού στο τέλος, όπου όροι όπως «ακτινοβολία υποβάθρου», «παράμετρος σύζευξης», «τάξη μεγέθους», «ενέργεια Planck» παρουσιάζονται με απλά λόγια. Αλλά το πιο εντυπωσιακό για μένα στο βιβλίο είναι το γεγονός πως το κείμενο συμπληρώνεται όμορφα από σχέδια με μολύβι, τα οποία αναδεικνύουν και την καλλιτεχνική φύση του συγγραφέα, με αισθητές και τις σουρεαλιστικές του επιρροές. Ομολογώ πως πολλά από τα σχέδια μου άρεσαν, γι’ αυτό και παραθέτω ένα από αυτά από κάτω.

Την ελληνική έκδοση του βιβλίου μπορείτε να τη βρείτε στον Κορφιάτη (Ιπποκράτους 6, Αθήνα), ή ηλεκτρονικά, σε λογική τιμή.

Αρχικό Άρθρο: The Genesis Of Mass: The Mystery Of The Mirror World
5 Σεπτεμβρίου 2015

Advertisement

Η πιο ενεργειακά υψηλή αδρονική κρούση που έχει ανιχνευθεί ποτέ – στα νέα δεδομένα του CMS

Τα δεδομένα από τις συγκρούσεις των 13 ΤeV, που συλλέγονται αυτό το καλοκαίρι στον LHC, περνάνε ταχύτατα από τα προγράμματα ανάλυσης και χρησιμοποιούνται έπειτα για την εξαγωγή νέων επιστημονικών αποτελεσμάτων. Φυσικά, όλοι αναμένουν να δουν εάν κρύβονται εκπλήξεις μέσα σε αυτά τα δεδομένα…Θα χρειαστεί όμως να περάσει κάποιος χρόνος μέχρι να έχουμε μία ξεκάθαρη απάντηση πάνω σε αυτό το θέμα.

Προς το παρόν, αυτό που έχω να σας δείξω είναι κάποιες αρκετά ενδιαφέρουσες εικόνες. Το CMS κατέγραψε ένα θεαματικό συμβάν, το οποίο περιλαμβάνει δύο εξαιρετικά ενεργητικούς πίδακες στα πρώτα 40 picobarns ^-1 δεδομένων που συλλέχθηκαν και ανακατασκευάστηκαν από την πειραματική ομάδα του CMS, από τη στιγμή που ο ανιχνευτής τέθηκε σε πλήρη λειτουργία.

Οι δύο πίδακες έχουν συνολική αναλλοίωτη μάζα 5.0 ΤeV, κάτι το οποίο είναι εξαιρετικά σπάνιο ακόμα και για μία σύγκρουση ενέργειας 13 TeV – για την ακρίβεια, μόνο ένα τέτοιο γεγονός έχει βρεθεί μέχρι τώρα, ανάμεσα σε μερικά τρισεκατομμύρια συγκρούσεων. Ένα συμβάν με αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να προέλθει από ένα πολύ βαρύ σωμάτιο (ας πούμε μάζας 5 TeV) το οποίο διασπάται σε ζεύγος κουάρκ-αντικουάρκ. Εάν ένα τέτοιο σωμάτιο υπάρχει, τότε το βλέπουμε εδώ εν δράσει. Μία λιγότερο συναρπαστική εξήγηση θα ήταν η περίπτωση μιας πολύ σπάνιας σκέδασης δύο κουάρκ ή δύο γλουονίων που βρίσκονταν εντός των δύο συγκρουόμενων σωμάτων.

Η παρακάτω εικόνα είναι μία ανακατασκευή σε υπολογιστή της κινηματικής αυτού του συμβάντος στο κάθετο – ως προς τις εισερχόμενες δέσμες – επίπεδο. Οι χρωματισμένες μπάρες απεικονίζουν την ενέργεια που καταγράφηκε στο καλορίμετρο και οι τροχιές των φορτισμένων σωματιδίων αναπαρίστανται ως πράσινες καμπύλες.

Μία διαφορετική εικόνα, τρισδιάστατη αυτή τη φορά, μπορεί ίσως να δώσει μία πιο καθαρή οπτική για το πως έμοιαζε το συγκεκριμένο συμβάν. Εδώ ο ανιχνευτής του CMS αναπαρίσταται ως ένας κύλινδρος – και πράγματι, ο ανιχνευτής αυτός έχει κυλινδρική συμμετρία (με άξονα συμμετρίας την τροχιά των εισερχόμενων δεσμών), παρόλο που μιλάμε φυσικά για μία πολύ περίπλοκη συσκευή. Αυτές οι εικόνες, βέβαια, απλά δίνουν συνοπτικά τις «υψηλού επιπέδου (high-level)» πληροφορίες σχετικά με τις ενέργειες και τις ορμές των ανακατασκευασμένων σωματιδίων.

Το συμβάν αυτό ήταν ιδιαιτέρως θεαματικό, όμως τα βιβλία Φυσικής δεν γράφονται από μεμονωμένα, μη επαναλαμβανόμενα φαινόμενα. Τουλάχιστον όχι τον 21ο αιώνα. Θα πρέπει να συλλέξουμε πολλά τέτοια γεγονότα για να είμαστε σε θέση να δηλώσουμε πως έχουμε στα χέρια μας έναν νέο συντονισμό – ας πούμε, πέντε ή περισσότερα: όπως λένε οι στατιστικολόγοι, για να γίνει μία στατιστική χρειάζονται «5-ή-περισσότερα» σύνολα γεγονότων. Κάτω από αυτό το κατώφλι, βρισκόμαστε στον κόσμο της επιστημονικής περιέργειας, στον κόσμο του ανεξήγητου, του περίεργου, του σπάνιου και του ασήμαντου. Οπότε ας περιμένουμε μέχρι που τα δεδομένα του CMS να φτάσουν στο επίπεδο των μερικών εκατοντάδων picobarn: τότε, ένας συντονισμός στα 5-TeV ίσως αρχίσει να μας απασχολεί πολύ σοβαρά.

Αρχικό Άρθρο: Bang! Meet The Highest-Energy Hadron Collision Ever Imaged!
31 Ιουλίου 2015

Η ανώμαλη μαγνητική ροπή του ηλεκτρονίου: Διαγράμματα Feynman 10ης τάξης

Σήμερα θα ήθελα να σας δείξω ένα γράφημα που αντικατοπτρίζει σε μεγάλο βαθμό την πολυπλοκότητα των θεωρητικών υπολογισμών στις μέρες μας. Το γράφημα αυτό είναι μία συλλογή από κάποια από τα διαγράμματα Feynman που θα πρέπει να υπολογιστούν ώστε να βρεθεί μία ιδιότητα του ηλεκτρονίου, η λεγόμενη ανώμαλη μαγνητική ροπή του.

Μία ανωμαλία, στη γλώσσα της κβαντικής θεωρίας πεδίου, είναι η έλλειψη μιας συμμετρίας ενός φυσικού συστήματος στο κβαντικό επίπεδο, όταν το ίδιο σύστημα πριν την κβάντωση διαθέτει αυτήν τη συμμετρία. Η απώλεια της συμμετρίας είναι συνέπεια των νόμων του κβαντικού κόσμου, και η λεπτομερής μελέτη παρόμοιων καταστάσεων μας επιτρέπει να κατανοήσουμε διάφορες πτυχές του, όπως επίσης και να επιβεβαιώσουμε πως η θεωρία μας αποτελεί μία ικανοποιητική περιγραφή της φυσικής πραγματικότητας.

Όσο για εδώ, έχουμε να κάνουμε με τη μαγνητική διπολική ροπή ενός στοιχειώδους σωματιδίου. Εάν φανταστούμε το ηλεκτρόνιο ως μία φορτισμένη σφαίρα που περιστρέφεται γύρω από κάποιον άξονα, τότε δεν μας είναι δύσκολο να καταλάβουμε πως θα πρέπει να δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο: η μαγνητική δύναμη παράγεται πάντοτε από ηλεκτρικά ρεύματα (στην περίπτωσή μας λόγω περιστροφής). Όμως το ηλεκτρόνιο είναι ένα σημειακό σωματίδιο, οπότε αυτή η εξιδανίκευση της φορτισμένης σφαίρας δεν βοηθάει εδώ. Το ίδιο και η σε κλασσικό επίπεδο ιδέα περί σπιν. Παρ’ όλα αυτά, το ηλεκτρόνιο έχει ιδιοστροφορμή, και συνεπώς έχει μαγνητική ροπή, η οποία και μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας μία εξίσωση που ανακάλυψε ο Ντιράκ πριν από 85 χρόνια. Και η μαγνητική ροπή αυτή είναι ανώμαλη, καθώς η τιμή της διαφέρει από την αντίστοιχη «κλασσική» τιμή για ένα κατά Ντιράκ σημειακό σωματίδιο, φορτίου e και ιδιοστροφορμής 1/2.

Ο υπολογισμός της μαγνητικής ροπής του ηλεκτρονίου είναι μία σοβαρή υπόθεση. Η πειραματική τιμή αυτού του μεγέθους έχει φτάσει αισίως ακρίβεια μερικών δεκάτων του δισεκατομμυριοστού, χάρις σε μία πρόσφατη μέτρηση από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, οπότε η θεωρία θα πρέπει να δώσει έναν αριθμό παραπλήσιας ακρίβειας, ώστε να μπορεί να γίνει μία ουσιώδης σύγκριση μεταξύ των δύο.

Τώρα, μία δημοσίευση από τους Ιάπωνες θεωρητικούς Aoyama, Hayakawa, Kinoshita, και Nio παρουσιάζει αναλυτικά τον υπολογισμό της συμβολής μερικών χιλιάδων διαγραμμάτων δέκατης τάξης στη θεωρία διαταραχών στην «ηλεκτρονιακή ανωμαλία» (στην απόκλιση, δηλαδή, της μαγνητικής ροπής από την πρόβλεψη της κλασσικής θεωρίας). Αυτό σημαίνει πως υπάρχουν σε κάθε διάγραμμα δέκα κορυφές ηλεκτρονίου-φωτονίου. Οι παραπάνω επιστήμονες υπολόγισαν μία κλάση από αυτά τα διαγράμματα, όχι όλα· εστίασαν στην κλάση διαγραμμάτων όπου δεν υπάρχουν κλειστά «loops» λεπτονίων: τα διαγράμματα αυτά είναι και τα δυσκολότερα. Περιλαμβάνουν τεράστια ολοκληρώματα για τα οποία χρειάζεται κάποια διαδικασία αυτοματοποίησης για να υπολογιστούν μαζικά. Και υπάρχουν συνολικά 6354 τέτοια διαγράμματα.

Η δέκατη τάξη στη θεωρία διαταραχών είναι αναγκαία, διότι η πειραματική μέτρηση της μαγνητικής ροπής δίνει a_e = (1159652180.73 ± 0.28)x 10^-12. ( Σημείωση: a_e≡(g-2)/2 ) Εάν κανείς συγκρίνει αυτήν τη τιμή με την πέμπτη τάξη της σταθεράς λεπτής υφής διαιρεμένης από το π, δηλαδή με το (α/π)⁵=0.07 x 10^-12, αντιλαμβάνεται αμέσως πως εάν σταματούσε τον υπολογισμό στην όγδοη τάξη (που αντιστοιχεί στην 4η τάξη του α/π) δεν θα πετύχαινε την επιθυμητή ακρίβεια στην θεωρητική του πρόβλεψη.

Τα διαγράμματα Feynman που υπολογίστηκαν από τους Ιάπωνες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση την «τοπολογία» των γραμμών φωτονίων που περιλαμβάνουν. Η λογική είναι η εξής: έχεις μία ευθεία γραμμή που αντιστοιχεί σε ένα ηλεκτρόνιο (με τον χρόνο να κυλάει από τα αριστερά προς τα δεξιά) και από τη γραμμή αυτή «εκπέμπονται» φωτόνια (τα ημικύκλια στην παρακάτω εικόνα), τα οποία στη συνέχεια απορροφώνται ξανά. Μία ματιά στο παρακάτω γράφημα, όπου φαίνεται μόνο ένα μέρος των τοπολογικά διακριτών διαγραμμάτων, είναι αρκετό για να σας χαρίσει έναν πονοκέφαλο, εάν αντιληφθείτε τι πραγματικά σημαίνει. Ή έναν διπλό πονοκέφαλο, εάν ξέρετε πως ο υπολογισμός της συνεισφοράς του καθενός μεταφράζεται σε μια βδομάδα υπολογισμών πάνω στον πίνακα…

Εάν το μάτι σας δεν μπορεί να αναγνωρίσει τις διαφορές μεταξύ των μικρών διαγραμμάτων στην παραπάνω εικόνα, μπορείτε να δείτε παρακάτω ένα από αυτά τα διαγράμματα σε μεγέθυνση: οι κυματιστές γραμμές είναι φωτόνια και η ευθεία είναι το ηλεκτρόνιο.

Οι συγγραφείς, μάλιστα, γράφουν το παρακάτω όσον αφορά το επίτευγμα τους:

«Δεδομένου του τεράστιου μεγέθους και της πολυπλοκότητας των ολοκληρωμάτων του Συνόλου V, είναι απίθανο να εξεταστεί η εγκυρότητα των αποτελεσμάτων μας με κάποια ανεξάρτητη μέθοδο στο εγγύς μέλλον. Για αυτόν τον λόγο είμαστε υποχρεωμένοι να ελέγξουμε τα αποτελέσματα μας στο μέγιστο των δυνατοτήτων μας.»

Κάτι το οποίο και κάνουν σε μία ξεχωριστή ενότητα της δημοσίευσης αυτής. Εάν θέλετε να το τσεκάρετε, μπορείτε να βρείτε τη δημοσίευση εδώ. Το τελικό αποτέλεσμα από την πρόσθεση των συνεισφορών αυτών των διαγραμμάτων στις συνεισφορές άλλων κλάσεων διαγραμμάτων που έχουν υπολογιστεί στο παρελθόν είναι το εξής: η ανωμαλία προβλέπεται να είναι a_e= 1159652181.643 x 10^-12, με συνολική αβεβαιότητα περίπου 0.77, εξαιτίας κυρίως των συνεισφορών από αδρονικά και ηλεκτρασθενή διαγράμματα.

Συμπερασματικά, θα μπορούσαμε να πούμε πως όσο πιο βαθιά ψάχνουμε, τόσο περισσότερο φαίνεται το Καθιερωμένο Πρότυπο να είναι «Η» θεωρία των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων – τουλάχιστον στις ενεργειακές κλίμακες και τα επίπεδα ακρίβειας που είμαστε σε θέση να ερευνήσουμε σήμερα.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/the_graph_of_the_week_10th_order_vertex_diagrams-151906
30 Δεκεμβρίου 2014

Ο Ben Allanach για το θέμα της Ανοικτής Πρόσβασης

Ο Ben Allanach είναι καθηγητής θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Cambridge. Δεν κρύβει την ενόχληση του για το γεγονός πως δημόσιοι πόροι καταλήγουν χωρίς λόγο σε εκδοτικούς οίκους, και έτσι του δίνω εδώ το βήμα να μας αναλύσει την άποψη του πάνω σε αυτό το ζήτημα…

Πρόσφατα, βρέθηκα στη θέση να πρέπει να πληρώσω μερικές χιλιάδες λίρες σε ερευνητικά περιοδικά, έτσι ώστε να διασφαλίσω πως θα μπορέσει ο καθένας ανά τον κόσμο να διαβάσει την ερευνητική μου εργασία. Και αυτό, παρά το ότι ήταν ήδη ελεύθερα διαθέσιμη στο διαδίκτυο, παρόλο που έχει παραχθεί με δικό μου κόπο και που άλλοι ακαδημαϊκοί θα καθίσουν να την αξιολογήσουν (στο λεγόμενο peer review) χωρίς να πληρωθούν, και παρά το γεγονός πως εγώ είμαι αυτός που έχει δημιουργήσει όλα τα γραφικά και έχει κάνει την στοιχειοθεσία (typesetting).

Πιθανώς να έχετε ακούσει για την προσπάθεια που γίνεται τελευταία ώστε να συνυπογράψουν ερευνητές στο εκδοτικό μοντέλο της Ανοικτής Πρόσβασης. Η Ανοικτή Πρόσβαση θέτει κάποιους …αστείους στόχους: πως θα πρέπει οι ερευνητικές δημοσιεύσεις που έχουν χρηματοδοτηθεί από το δημόσιο να είναι ελεύθερα διαθέσιμες στον καθένα, σε κάθε μεριά του πλανήτη. Το πρόβλημα είναι τώρα, πως ζητείται από τους ερευνητές να πληρώσουν ένα ποσό στις εκδοτικές εταιρίες ώστε να κάνουν αυτοί «ανοιχτή» την κάθε δημοσίευση. Τα χρήματα αυτά (τα οποία δεν είναι καθόλου λίγα) διατίθενται από το κράτος, το οποίο δεσμεύει ένα μέρος του προϋπολογισμού για τον συγκεκριμένο σκοπό. Προσωπικά, γράφω τέσσερα ή και περισσότερα papers τον χρόνο, και για τα τελευταία δύο που έγραψα πρόσφατα, το ποσό ανήλθε στις 2000 λίρες περίπου για το καθένα. Μου προκαλεί μεγάλη απορία το γεγονός πως δεν μπορώ να αποφύγω την πληρωμή αυτού του ποσού μιας και η δημοσίευση μου είναι ελεύθερα διαθέσιμη στο διαδίκτυο, αλλά υπάρχει μία κινητικότητα σε αυτό το πεδίο και ελπίζω πως κάτι θα αλλάξει στο μέλλον.

Οι οίκοι που δημοσιεύουν ερευνητικές εργασίες δραστηριοποιούνται σε έναν τομέα που περνάει πολλές αλλαγές. Από τη μία πλευρά, η δουλειά τους έχει γίνει πολύ ευκολότερη με τον ερχομό του υπολογιστή και του διαδικτύου. Υπάρχει λογισμικό πλέον με το οποίο μπορούν οι ερευνητές να κάνουν τη στοιχειοθεσία και να δημιουργήσουν τις εικόνες και τις εξισώσεις. Επιπλέον, υπάρχει και το διαδίκτυο για να στείλεις και να διαθέσεις τα άρθρα, οπότε η κυκλοφορία των δημοσιεύσεων έχει γίνει πολύ απλούστερη υπόθεση. Απλά πληρώνουν σε μερικούς ερευνητές ένα μικρό ποσό ως συντάκτες, και αυτοί είναι που θα επιλέξουν με τη σειρά τους ποιοι θα είναι οι ερευνητές που θα αξιολογήσουν την κάθε εργασία. Οι τελευταίοι κάνουν την αξιολόγηση χωρίς να πληρώνονται· λαμβάνουν τις εργασίες μέσω του διαδικτύου ή με email, αποφασίζουν εάν η εργασία αξίζει να δημοσιευθεί, και κατά πόσο χρειάζεται να γίνουν διορθώσεις. Τα ερευνητικά περιοδικά λαμβάνουν χιλιάδες συνδρομές από πανεπιστημιακές βιβλιοθήκες ανά τον κόσμο. Είναι, έως έναν βαθμό, εύκολο χρήμα και παρατηρείται τελευταία μία άνθιση σε περιοδικά, αφού το αντιλαμβάνονται αυτό και οι εταιρίες: Εγώ λαμβάνω τακτικά emails από νέα περιοδικά που μου ζητάνε να γίνω συντάκτης ή που με προσκαλούν να γράψω ένα άρθρο για κάποιο «ειδικό τεύχος» του περιοδικού.

Το να δημοσιευθεί η εργασία σου σε ένα περιοδικό υψηλού κύρους είναι ένα είδος αναγνώρισης. Εάν έχεις πολλές τέτοιες στο βιογραφικό σου, θα σε βοηθήσει να βρεις μία καλή δουλειά ή να λάβεις τη χρηματοδότηση για την επόμενή σου έρευνα. Στέλνει επίσης και ένα μήνυμα προς τους υπόλοιπους πως η δουλειά αυτή είναι σοβαρή και πως δεν έχει γίνει πρόχειρα ή βιαστικά. Προσωπικά, είμαι υπέρ της διαδικασίας του peer review βασικά για δύο λόγους: Κατ’ αρχήν, γίνεται ένας πρώτος έλεγχος για τρανταχτά λάθη, ενώ μπορεί ο κριτής να δώσει και πολύ χρήσιμες συμβουλές στον ερευνητή, πολλές φορές βελτιώνοντάς την. Κατά δεύτερον, η ψυχολογική πίεση των ερευνητών, στην προσπάθεια τους να δημοσιευθεί η εργασία τους σε αναγνωρισμένα περιοδικά, βοηθάει ώστε να κρατηθεί ένα υψηλό επίπεδο στις εργασίες.

Οι φυσικοί, οι επιστήμονες των υπολογιστών, οι μαθηματικοί, οι στατιστικολόγοι, οι ποσοτικοί βιολόγοι και οι ποσοτικοί οικονομολόγοι δουλεύουν με τον ιστότοπο xxx.arXiv.org εδώ και 20 χρόνια, και όντως αυτό λειτουργεί εξαιρετικά καλά. Ανεβάζουμε εκεί κάθε μας δημοσίευση και αυτή είναι διαθέσιμη, από την επόμενη μέρα, στον καθένα, ώστε να τη διαβάσει και να την εκτυπώσει. Μετά από μία βδομάδα, περιμένουμε για σχόλια από την επιστημονική κοινότητα (συνήθως μέσω email) και κάνουμε τις κατάλληλες αλλαγές. Στη συνέχεια, υποβάλλουμε την εργασία σε κάποιο ερευνητικό περιοδικό και εάν ο κριτής από το περιοδικό αναφέρει πως χρειάζονται κάποιες αλλαγές, τις πραγματοποιούμε και επαναδημοσιεύουμε την καινούρια έκδοση του άρθρου στο arXiv. Το πρώτο πράγμα που κάνω, με το που αρχίζω τη δουλειά κάθε μέρα, είναι να διαβάσω τους τίτλους και τις περιλήψεις από τα άρθρα σωματιδιακής φυσικής της προηγούμενης ημέρας στο arXiv . Εάν κάποιο από αυτά φαίνεται ενδιαφέρον, κλικάρω πάνω του και το διαβάζω. Επίσης, κάθε φορά που ανεβάζεις ένα paper στο arXiv, αυτό λαμβάνει μία ημερομηνία και τον ακριβή χρόνο της αποστολής, κάτι το οποίο αμέσως διευθετεί ζητήματα του στυλ ποιος έκανε τι και πότε (οι νεότερες εκδόσεις συνδέονται επίσης με την ημερομηνία της αποστολής τους, και ως αναγνώστης μπορείς να επιλέξεις ποια θες να διαβάσεις). Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το arXiv για πολλά διαφορετικά είδη έρευνας: από πληροφορίες σχετικά με το πόσες παραπομπές έχει μία εργασία, μέχρι και γενικού τύπου έρευνα πάνω σε κάποιον επιστημονικό τομέα. Για παράδειγμα μία ευφυέστατη εφαρμογή χρησιμοποιεί το arXiv ώστε να χαρτογραφήσει τους επιστημονικούς τομείς με τις δημοσιεύσεις και τις παραπομπές αυτών.

Δεν υπάρχει κανένας λόγος να πληρώνουμε για την Ανοικτή Πρόσβαση τους εκδότες, δίνοντας τους ουσιαστικά λεφτά των φορολογούμενων που θα μπορούσαν να διατεθούν στην έρευνα αυτήν καθ’ εαυτήν. Η στοιχειοθεσία που έχουν οι δημοσιεύσεις στο arxiv δεν είναι ακριβώς η ίδια με  αυτή του περιοδικού, και δεν έχουν ελεγχθεί από το περιοδικό, αλλά όλες οι ουσιώδεις πληροφορίες είναι εκεί. Δωρεάν.

Οπότε γιατί δεν χρησιμοποιούν όλοι το arXiv; Για παράδειγμα, η ιατρική, βιολογική και χημική έρευνα δεν δημοσιεύεται εκεί· το ίδιο και οι ανθρωπιστικές ή οι άλλες επιστήμες. Ναι, υπάρχουν οικονομικά συμφέροντα: αυτοί που χρηματοδοτούνται από επιχειρήσεις που δεν θέλουν οι ανταγωνιστικές εταιρίες να δουν τα αποτελέσματα τους. Αλλά σίγουρα είναι τέτοιοι χρηματοδότες κατά της κάθε μορφής δημοσίευσης ;

Υπάρχουν κάποιες ανησυχίες για το πως δουλεύει το arXiv από ερευνητές που δεν είχαν το προνόμιο να το χρησιμοποιούν στην επιστήμη τους. Ανησυχούν πως οι εκδότες πιθανώς να κάνουν αγωγή εναντίων σου εάν ανεβάσεις το paper πρώτα στο arXiv. Τα επιστημονικά περιοδικά με τη μεγαλύτερη αναγνώριση στην πραγματικότητα επιτρέπουν τη δημοσίευση στο arXiv (αν και πιθανώς να μην έχεις τη δυνατότητα να ανεβάσεις βελτιωμένη έκδοση μετά τη συντακτική επιμέλεια-αξιολόγηση). Άλλα περιοδικά δέχονται την ύπαρξη του arXiv ως πραγματικότητα εδώ και δεκαετίες. Η δύναμη είναι στα χέρια του συγγραφέα: εάν κάποιος εκδοτικός οίκος αποφάσιζε να μην επιτρέψει τη δημοσίευση στο arXiv, πολύ απλά θα σταματούσαμε να του στέλνουμε τις εργασίες μας· για αυτούς που το χρησιμοποιούν, το arXiv είναι πλέον ένα αναπόσπαστο κομμάτι της επιστημονικής τους δραστηριότητας.

Αναμφισβήτητα, τώρα είναι η στιγμή ώστε κάθε τομέας να οργανώσει το παγκόσμιο του αποθετήριο, όπως αυτό στο arXiv, και για τους ερευνητές να αρχίσουν να δημοσιεύουν τις εργασίες τους εκεί. Αυτό θα διασφάλιζε πως οι στόχοι του μοντέλου της Ανοικτής Πρόσβασης θα επιτυγχάνονται χωρίς τις ορδές των δημοσίων πόρων να ξοδεύονται παραπλεύρως.

Αρχικό Άρθρο: Guest Post: Ben Allanach, On Open Access
19 Δεκεμβρίου 2014

Να σημειώσω επίσης πως σήμερα, Παρασκευή 16/1, έχουμε στην Αθήνα τη δεύτερη και τελευταία ημέρα του διεθνούς συνεδρίου με τίτλο «Η Ανοικτή Πρόσβαση στα Ερευνητικά Δεδομένα ως μοχλός για την Ανοικτή Επιστήμη» το οποίο μπορεί να παρακολουθήσει όποιος θέλει απευθείας από εδώ. Θα έπρεπε να το είχα ανεβάσει νωρίτερα, αλλά δυστυχώς δεν βρήκα χρόνο. Παρεμπιπτόντως, για όποιον ενδιαφέρεται, έχουμε φτιάξει πρόσφατα μία σελίδα στο Facebook με έναν συμφοιτητή μου για τις προσεχείς ομιλίες και συνέδρια Φυσικής και Μαθηματικών στην Ελλάδα και ανεβάζουμε εκεί ό,τι βρίσκουμε.

Και για κλείσιμο ένα βίντεο από το μακρινό 1967, μία περιήγηση στο CERN:

«Σταθερές» σύζευξης

Μία από τις πιο εσφαλμένες, και συνάμα αστείες, ονομασίες στη σωματιδιακή φυσική είναι o όρος «σταθερά σύζευξης», ο οποίος έχει δοθεί στις παραμέτρους ισχύος της σύζευξης για τις διάφορες θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις.

Μιλάμε για τη «σταθερά λεπτής υφής» (η οποία συχνά συμβολίζεται με το γράμμα άλφα) όταν αναφερόμαστε σε μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους του ηλεκτρομαγνητισμού· και αποκαλούμε «σταθερά ισχυρής σύζευξης» την παράμετρο ισχύος σύζευξης της Κβαντικής Χρωμοδυναμικής, α_s. Όμως, στην πραγματικότητα, αυτές δεν είναι σταθερές! Είναι παράμετροι που εξαρτώνται από το ενεργειακό επίπεδο στο οποίο λαμβάνουν χώρα οι διάφορες διαδικασίες και μάλιστα εμφανίζουν αρκετά διαφορετική συμπεριφορά ανά περίπτωση.

Η «σταθερά» λεπτής υφής παρουσιάζει σχετικά μικρή μεταβολή με την ενέργεια, και το γεγονός αυτό δεν έχει ιδιαίτερα σημαντικές προεκτάσεις στη φαινομενολογία των κβαντικών διεργασιών σε σύγκριση με τη «σταθερά» ισχυρής σύζευξης α_s. Η τελευταία, μεταβάλλεται σημαντικά όσο πηγαίνουμε σε ενεργειακά υψηλότερες περιοχές, και συγκεκριμένα, ενώ είναι της τάξεως της μονάδος στις χαμηλές ενέργειες, στην ενεργειακή κλίμακα του LHC είναι μικρότερη από 0.1.

Το γεγονός πως σε χαμηλές ενέργειες η α_s δεν είναι «μικρή» μας εμποδίζει στην εκτέλεση υπολογισμών ακριβείας για την QCD χαμηλών ενεργειών, μιας και αυτό δεν μας επιτρέπει να αξιοποιήσουμε την ανάπτυξη σε δυναμοσειρά ως προς το α_s.

Ας γίνω λίγο πιο σαφής σε αυτό το σημείο. Φανταστείτε μια απλή διαδικασία σκέδασης της QCD, κατά την οποία δύο κουάρκ σκεδάζονται ανταλλάσσοντας ένα γλουόνιο. Αυτή η «tree level» διαδικασία μπορεί να περιγραφεί από ένα διάγραμμα Feynman όπως αυτό που βλέπετε στα δεξιά σας, όπου δεχόμαστε πως ο χρόνος ρέει από τα αριστερά προς τα δεξιά και πως ο κάθετος άξονας περιγράφει την χωρική συνιστώσα. Σε κάθε κορυφή (το σημείο στο οποίο συναντώνται τρεις γραμμές) η αλληλεπίδραση είναι ανάλογη της σταθεράς σύζευξης α_s, και έτσι ο υπολογισμός του ρυθμού αυτής της διαδικασίας σκέδασης θα έδινε έναν αριθμό ανάλογο του τετραγώνου της α_s. Όμως, αυτό το αποτέλεσμα θα ήταν λανθασμένο, διότι δεν έχουν ληφθεί υπόψιν ένας άπειρος αριθμός από ενδεχόμενα που αντιστοιχούν σε αυτή τη σκέδαση μεταξύ δύο κουάρκ.

Πράγματι, γενικά, όσο αυξάνεται η δύναμη στην οποία είναι υψωμένη η σταθερά σύζευξης, τα διαγράμματα που αντιστοιχούν στη διαδικασία πληθαίνουν και οι «εσωτερικές διεργασίες» γίνονται συνθετότερες (δύο διαγράμματα φαίνονται στα δεξιά, αλλά υπάρχουν αρκετά ακόμα για τη συγκεκριμένη δύναμη- απλά έχω χρησιμοποιήσει τη πρώτη φωτογραφία που βρήκα, μιας και θα πρέπει κάποια στιγμή να πάω για ύπνο). Σε όλα τα διαγράμματα ίδιας τάξεως με αυτά της εικόνας υπάρχουν υπάρχουν τέσσερις κορυφές όπου ενώνονται γραμμές τριών σωματιδίων, και επομένως κάθε ένα από αυτά συνεισφέρει στη συνολκή πιθανότητα της σκέδασης κουάρκ με κουάρκ κατά έναν όρο ανάλογο της τέταρτης δύναμης της α_s (για χάρη της απλότητας αγνοώ άλλα διαγράμματα στα οποία υπάρχει ένα επιπλέον εξερχόμενο «πόδι» – αυτά τα διαγράμματα έχουν τρεις ή περισσότερες κορυφές).

Τώρα, εάν το α_s είναι μικρό, τότε η συνεισφορά των διαγραμμάτων με τέσσερις κορυφές αποτελεί απλά μία μικρή διόρθωση σε σχέση με το αποτέλεσμα του υπολογισμού για την πρωτεύουσα δύναμη. Αλλά σε περίπτωση που η α_s είναι κοντά στη μονάδα, βρισκόμαστε αντιμέτωποι με ένα σοβαρό πρόβλημα: δεν μπορούμε να σταματήσουμε σε κάποια τάξη τον υπολογισμό, αφού τότε θα αγνοούσαμε συνεισφορές που επιφέρουν σημαντικές αλλαγές στο αποτέλεσμα.

Το παραπάνω ζήτημα δεν μας επιτρέπει να «επιλύσουμε» την κβαντική χρωμοδυναμική – πχ να καταλάβουμε ποσοτικά τη συμπεριφορά των δέσμιων καταστάσεων, να προβλέψουμε τη μάζα του πιονίου, του πρωτονίου και των άλλων αδρονίων. Το πρόβλημα αυτό είναι κοινό για όλες τις διαδικασίες χαμηλής ενέργειας της QCD. Μάλιστα, αυτή η υψηλή τιμή της σταθεράς σύζευξης σε χαμηλές ενέργειας, σε συνδυασμό με τη μη Αβελιανή φύση της ομάδας συμμετρίας SU(3), βρίσκεται στο κέντρο όλων των εκπληκτικών ιδιοτήτων της κβαντικής χρωμοδυναμικής. Αλλά μάλλον θα βαρύνει επικίνδυνα αυτή η ανάρτηση, οπότε θα αποφύγω να αναφερθώ σε αυτά σήμερα.

Αντιθέτως, ας δούμε το νέο αποτέλεσμα του CMS, όπου υπολογίζεται η σταθερά ισχυρής σύζευξης σε πολύ υψηλές ενέργειες χρησιμοποιώντας γεγονότα με τρεις πίδακες στην τελική κατάσταση, από δεδομένα που συλλέχθηκαν στην περίοδο λειτουργίας του LHC στα 8 TeV το 2012. Τα γεγονότα τριών πιδάκων μας επιτρέπουν να «ζυγίσουμε» την α_s  ως συνάρτηση της ενέργειας, διότι κανείς εξετάζει μία μετρήσιμη ποσότητα κινηματικής φύσεως (kinematic observable) η οποία συσχετίζεται με την ενέργεια στην οποία λαμβάνει χώρα η ισχυρή αλληλεπίδραση: την αναλλοίωτη μάζα των τριών πιδάκων. Η σχετική πιθανότητα, λοιπόν, γεγονότων υψηλής και χαμηλής μάζας μπορεί να μας πληροφορήσει για το πόσο μεγάλη είναι η α_s ως συνάρτηση της ενέργειας.

Το παρακάτω διάγραμμα περιλαμβάνει ένα πλήθος από διαφορετικές μετρήσεις της α_s ως συνάρτηση του Q (μεταφορά ενέργειας κατά τη διαδικασία). Οι νέες μετρήσεις του CMS είναι τα μαύρα σημεία, και η καμπύλη προσαρμογής στα δεδομένα αυτά είναι η κόκκινη γραμμή με την κίτρινη ζώνη. Είναι εμφανές πως η προσαρμογή είναι ιδιαίτερα ακριβής. Αν και δεν είναι αυτός ο πιο άμεσος τρόπος να υπολογίσει κανείς την σταθερά ισχυρής σύζευξης, η μέτρηση αυτή είναι αρκετά χρήσιμη, αφού κάνει σαφές πως η κβαντική χρωμοδυναμική συμπεριφέρεται όπως αναμέναμε, ακόμα και σε φαινόμενα ιδιαίτερα υψηλής ενέργειας. Δεν βλέπουμε τίποτε το περίεργο να συμβαίνει στην ενεργειακή περιοχή των TeV.

Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται ως η τιμή του α_s που εξάγεται από την προσαρμογή (κόκκινη γραμμή) στο ενεργειακό σημείο της μάζας του μποζονίου Z. Βλέπετε στο γράφημα πως το αποτέλεσμα συμφωνεί με τη μέση τιμή από τα προηγούμενα πειράματα.

Για περισσότερες πληροφορίες πάνω σε αυτό το αποτέλεσμα, μπορείτε να διαβάσετε τη δημοσίευση που υπάρχει στο arxiv.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/run_alpha_strong_run-150633
6 Δεκεμβρίου 2014

Μετάφραση επιλεγμένων όρων της Φυσικής των Στοιχειωδών Σωματιδίων

Μιας και ο κύριος σκοπός των μεταφράσεων σε αυτό το blog όλο αυτό το διάστημα είναι να υπάρχει υλικό και στα ελληνικά για τις εξελίξεις στη Σωματιδιακή Φυσική και τα αποτελέσματα των διάφορων πειραματικών ερευνών, είπα να συγκεντρώσω εδώ κάποιους από τους όρους που συναντώ σχετικά συχνά. Κάποιοι από αυτούς είναι βασικοί και κάποιοι άλλοι κάπως πιο εξειδικευμένοι. Για πολλούς από αυτούς έχω γράψει και ένα μικρό σχόλιο, είτε για το περιεχόμενο του όρου, είτε για τη μετάφραση. Θα προσθέτω περισσότερες λέξεις και σχόλια όσο περνάει ο καιρός, για να γίνει λίγο πιο ολοκληρωμένη η λίστα, αλλά, ούτως ή άλλως, είναι κάπως αχανές το πεδίο, οπότε δεν πρόκειται να είναι ποτέ πλήρης. Γενικά, έχω εστιάσει σε όρους του πειραματικού σκέλους των στοιχειωδών σωματιδίων.

Οι μεταφράσεις για τις οποίες είμαι σχετικά σίγουρος είναι με bold, ενώ για τις υπόλοιπες θα ήθελα κάποια επιβεβαίωση. Στο τέλος της σελίδας έχω και μία μικρή λίστα με λέξεις για τις οποίες δεν έχω βρει τη μετάφραση, αλλά πιθανόν να μπορεί να βοηθήσει κάποιος αναγνώστης.

Είναι λίγο αδύνατο να μην έχω γράψει κάποια ανακρίβεια, οπότε όλες οι διορθώσεις ευπρόσδεκτες. Όποιος επιθυμεί να βοηθήσει συμπληρώνοντας τα κενά ή προτείνοντας κάποια άλλη προσθήκες, μπορεί να το κάνει στα σχόλια (ή στο email μου).

———–

___accelerator -> επιταχυντής : είναι μία διάταξη η οποία επιταχύνει φορτισμένα σωματίδια (ή δέσμες σωματιδίων) με σκοπό, τουλάχιστον στη φυσική υψηλών ενεργειών, να τα οδηγήσει σε σύγκρουση με ακίνητα σωματίδια-στόχους ή με αντίθετα κινούμενα σωματίδια. Η υψηλή κινητική ενέργεια των σωματιδίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή νέων σωματιδίων με μεγάλες μάζες ηρεμίας.
___arXiv : προφέρεται όπως το «archive»· είναι μία ιστοσελίδα που χρηματοδοτείται από διάφορα πανεπιστημιακά και ερευνητικά ιδρύματα και η οποία προσφέρει ελεύθερη πρόσβαση σε πλήθος επιστημονικών δημοσιεύσεων
___asymptotic freedom -> ασυμπτωτική ελευθερία : η ιδιότητα που παρουσιάζουν κάποιες κβαντικές θεωρίες πεδίου να τείνει η ισχύς της σύζευξης μεταξύ των σωματιδίων στο μηδέν καθώς πηγαίνουμε σε όλο και μεγαλύτερες ενέργειες. Ένα παράδειγμα τέτοιας θεωρίας είναι η κβαντική χρωμοδυναμική και το φαινόμενο αυτό παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στη λεγόμενη βαθιά ανελαστική σκέδαση ηλεκτρονίων από νουκλεόνια.
___background -> υπόβαθρο : Οι έρευνες για νέα φυσική (πχ για νέα σωματίδια) στηρίζονται στη σύγκριση μεταξύ της πρόβλεψης των θεωριών μας για το αποτέλεσμα ενός πειράματος και του παρατηρούμενου αποτελέσματος αυτού του πειράματος. Το υπόβαθρο είναι το σύνολο των αποτελεσμάτων που θα περιμέναμε να δούμε με βάση τις αποδεκτές (και πειραματικά επιβεβαιωμένες) θεωρίες μας.
___branching fraction -> λόγος διακλάδωσης : Ας υποθέσουμε πως ένα σωματίδιο μπορεί να διασπαστεί με Ν συνολικά τρόπους για κάθε έναν εκ των οποίων έχει ρυθμό διάσπασης, δηλαδή πιθανότητα διάσπασης ανά μονάδα χρόνου, Γ_i. Ονομάζουμε λόγο διακλάδωσης το πηλίκο Γ_i/Γ όπου Γ= ∑ Γ_i . Το Γ είναι το λεγόμενο εύρος του σωματιδίου και σχετίζεται με τον χρόνο ζωής τ του σωματιδίου μέσω της σχέσης τ=1/Γ.
___bremsstrahlung -> ακτινοβολία πέδησης : είναι η ακτινοβολία που εκπέμπει ένα φορτισμένο σωματίδιο καθώς επιβραδύνεται (ή καθώς αλλάζει πορεία). Προέρχεται από τις γερμανικές λέξεις bremsen (φρενάρισμα, πέδηση) και strahlung (ακτινοβολία).
___calorimeter -> καλορίμετρο ή θερμιδόμετρο
___center of momentum frame -> σύστημα κέντρου ορμής : είναι το σύστημα αναφοράς στο οποίο το διανυσματικό άθροισμα των (χωρικών) ορμών όλων των σωματιδίων του συστήματος είναι ίσο με μηδέν. Στο σύστημα αυτό η σύγκρουση δύο σωματιδίων Α,Β μπορεί να δώσει ένα νέο ακίνητο σωματίδιο C (Α+Β->C) χωρίς να παραβιάζονται οι αρχές διατήρησης ορμής και ενέργειας.
___CERN -> Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών : αποτελεί ακρωνύμιο του Γαλλικού «Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire».
___chiral symmetry -> χειραλική συμμετρία
___confinement -> εγκλωβισμός : συναντάται συχνά ως «εγκλωβισμός των κουάρκ» (quark confinement) και αναφέρεται στην πρόταση (για την οποία δεν υπάρχει ακόμα πλήρης απόδειξη) πως τα κουάρκς δεν μπορούν να βρεθούν ελεύθερα σε έγχρωμες καταστάσεις.
___conformal FTs -> σύμμορφες θεωρίες πεδίου
___cosmic strings -> κοσμικές χορδές
___coupling constant -> σταθερά σύζευξης : είναι ένας αριθμός ο οποίος καθορίζει την ισχύ της δύναμης για μία αλληλεπίδραση. Για τις αλληλεπιδράσεις στο πλαίσιο της κβαντικής θεωρίας πεδίου, εφόσον ο αριθμός αυτός είναι, τουλάχιστον σε κάποια ενεργειακή περιοχή, μικρός σε σχέση με τη μονάδα , τότε μπορεί εκεί να εφαρμοστεί η μέθοδος διαταραχών για τους διάφορους υπολογισμούς. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η κβαντική ηλεκτροδυναμική όπου (σε χαμηλές ενέργειες) η σταθερά σύζευξης ισούται με 1/137. Δείτε περισσότερα εδώ.
___CP violation -> παραβίαση της συμμετρίας CP
___CPT theorem -> θεώρημα CPT : αποτελεί ένα από τα βαθύτερα αποτελέσματα της κβαντικής θεωρίας πεδίου. Σύμφωνα με αυτό, για θεωρίες που πληρούν κάποιες πολύ γενικές προϋποθέσεις (όπως η αναλλοιότητα Lorenzt, η τοπικότητα, κτλ), η συνδυασμένη εφαρμογή της συζυγίας φορτίου, του μετασχηματισμού ομοτιμίας και της χρονικής αναστροφής θα πρέπει να είναι συμμετρία της θεωρίας. Δείτε περισσότερα εδώ.
___cross section, effective ~ -> ενεργός διατομή : είναι ένα μέτρο της πιθανότητας να συμβεί μετάβαση προς μία τελική κατάσταση κατά τη σκέδαση δύο σωματιδίων. Το άθροισμα των ενεργών διατομών προς κάθε τελική κατάσταση δίνει την ολική ενεργό διατομή της αλληλεπίδρασης. Έχει μονάδες εμβαδού, κάτι το οποίο μπορεί να γίνει κατανοητό από την αναλογία με τη κλασική κατάσταση σκεδάσεων σε σταθερό στόχο (πχ μία «σκληρή» σφαίρα) με καλώς καθορισμένες διαστάσεις, όπου η πιθανότητα να πετύχουμε τον στόχο είναι ανάλογη της γεωμετρικής του διατομής. Η κατάσταση βέβαια είναι αρκετά πιο περίπλοκη στην κβαντική εκδοχή της, όπου η «διατομή» εκεί εξαρτάται τόσο από τη δομή του στόχου, όσο και από τη φύση των σωματιδίων με τα οποία αυτός συγκρούεται. Σε συγκεκριμένες ενέργειες μάλιστα μπορούν να παρουσιαστούν τοπικά μέγιστα (συντονισμοί).
___dark photons -> σκοτεινά φωτόνια
___decay channel -> κανάλι διάσπασης : η διάσπαση προς συγκεκριμένα προϊόντα, ίδιο περιεχόμενο έχουν επίσης οι όροι decay mode και decay route
___deep inelastic scattering -> βαθιά ανελαστική σκέδαση 
___drift chamber -> θάλαμος ολίσθησης
___electroweak interaction -> ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση : η θεωρία που ενοποιεί την ηλεκτρομαγνητική και την ασθενή αλληλεπίδραση
___exotic matter -> εξωτική ύλη
___gauge invariance -> αναλλοιότητα βαθμίδας
___gauge theories -> θεωρίες βαθμίδας
___gluon -> γλοιόνιο ή γκλουόνιο ή γλουόνιο : ο φορέας της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Συναντώνται και οι τρεις μεταφράσεις. Ομολογουμένως, το πρώτο (γλοιόνιο) είναι το πιο σωστό αφού το gluon προέρχεται από το glue, το οποίο με τη σειρά του είναι μεταφορά στα αγγλικά του ελληνικού επιθέτου «γλοιός». Παρ’ όλα αυτά, το δεύτερο (γκλουόνιο) είναι το κοντινότερο στην αγγλική προφορά της λέξης, κάτι το οποίο είναι πάντα επιθυμητό, ενώ το τρίτο (γλουόνιο) είναι για μένα το πιο εύηχο (υποκειμενικό αυτό βέβαια). Μάλλον θα συνεχίσω να το μεταφράζω ως γλουόνιο…
___grand unification theories-> μεγαλοενοποιημένες θεωρίες
___graviton -> βαρυτόνιο : ο (υποθετικός) φορέας της βαρυτικής αλληλεπίδρασης. Συναντάται και ως «γκραβιτόνιο» αλλά εμένα δεν μου φαίνεται εύηχο.
___hard scattering process -> διαδικασία σκληρής σκέδασης
___helicity -> ελικότητα
___HEP -> Φυσική Υψηλών Ενεργειών : ακρωνύμιο του «High Energy Physics»
___hierarchy problem -> το πρόβλημα της ιεραρχίας
___impact parameter -> παράμετρος κρούσης
___intermediate vector bosons -> ενδιάμεσα διανυσματικά μποζόνια : είναι οι φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης, W^± και Ζ. Ο όρος «μποζόνιο» αναφέρεται στο γεγονός πως έχουν ακέραιο spin και o όρος «διανυσματικά» στο ότι το spin τους είναι ίσο με 1. Ο προσδιορισμός «ενδιάμεσα» πιθανότατα αναφέρεται στο γεγονός πως παρεμβάλλονται ως μια ενδιάμεση κατάσταση στις διασπάσεις β, αλλά δεν κατάφερα να το επιβεβαιώσω αυτό κάπου πέραν του Griffiths.
—→internal symmetry -> εσωτερική συμμετρία
___invariant mass -> αναλλοίωτη μάζα : ορίζεται μέσω της σχέσεως (Μc²)² = (∑E_i)²-(∑p_ic)², όπου Μ η αναλλοίωτη μάζα ενός συστήματος και E_i, p_i οι ενέργειες και οι ορμές των σωματιδίων που το αποτελούν. Για ένα σωματίδιο βλέπουμε πως το Μ ταυτίζεται με τη μάζα ηρεμίας του σωματιδίου. Παρατηρούμε επίσης πως η ποσότητα είναι γενικά μη μηδενική στη περίπτωση δύο σωματιδίων, ακόμα και εάν αυτά έχουν μηδενική μάζα ηρεμίας (πχ αναλλοίωτη μάζα δύο φωτονίων). Αν θέλουμε να μάθουμε τη μάζα m ενός στοιχειώδους σωματιδίου, μπορούμε να μελετήσουμε τη διάσπαση του προς συγκεκριμένα προϊόντα, κατασκευάζοντας τη κατανομή της αναλλοίωτης μάζας των δύο αυτών προϊόντων. Εάν βρισκόμαστε στην κατάλληλη ενεργειακή περιοχή θα είναι γενικά δυνατόν να παρατηρήσουμε ένα πλεόνασμα γεγονότων στη κατανομή (μια κορύφωση σε σχέση με το υπόβαθρο) στη περιοχή της μάζας ηρεμίας του σωματιδίου.
___isospin -> ισοσπίν 
___jet -> πίδακας : κατά τις συγκρούσεις αδρονίων, κάποιο κουάρκ (ή κάποιο γλουόνιο) μπορεί να σκεδαστεί και να αναγκαστεί να απομακρυνθεί από το αδρόνιο που το περιείχε. Αυτό μάλιστα το κουάρκ, λόγω της απότομης επιτάχυνσης του, θα εκπέμψει και μία σειρά από γλουόνια. Όμως, εξαιτίας της φύσης της ισχυρής δύναμης, η όλη διαδικασία θα καταλήξει τελικά σε μία ομάδα από αδρόνια τα οποία θα κινούνται σχεδόν προς την ίδια κατεύθυνση και αυτό είναι που ονομάζουμε πίδακα. Δείτε περισσότερα εδώ και εδώ.
___Kaons -> Καόνια ή Κ μεσόνια
___lepton flavor -> λεπτονική γεύση
___LHC -> Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων : ακρωνύμιο του «Large Hadron Collider». 
___luminosity, instantaneous ~ -> φωτεινότητα, στιγμιαία ~ : αυτή είναι μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους σε έναν επιταχυντή σωματιδίων. Αποτελεί την σταθερά αναλογίας (L) μεταξύ του αριθμού των γεγονότων στη μονάδα του χρόνου (R) και της ενεργού διατομής (σ, δηλαδή είναι R=L*σ), και συνεπώς έχει μονάδες m^-2s^-1. Για πειράματα συγκρουόμενων δεσμών σε κυκλικούς επιταχυντές, στα οποία οι δέσμες (τα bunches στην περίπτωση του LHC) ακολουθούν τη γκαουσιανή κατανομή πυκνότητας στις κάθετες ως προς τις δέσμες κατευθύνσεις, η (στιγμιαία) φωτεινότητα δίνεται προσεγγιστικά από τον τύπο: L=N₁ N₂ f N_b/(4πσ_xσ_y) , όπου N₁,₂ είναι ο αριθμός των σωματιδίων σε κάθε πακέτων (bunch) της δέσμης, f η συχνότητα περιφοράς των πακέτων, N_b ο αριθμός των πακέτων και σ_x,y οι τυπικές αποκλίσεις της πυκνότητας τους. Το ολοκλήρωμα της ως προς τον χρόνο δίνει τη λεγόμενη integrated luminosity (ολοκληρωμένη φωτεινότητα). Περισσότερα μπορείτε να διαβάσετε εδώ.
___Mandelastam variables -> μεταβλητές Mandelstam 
___microscopic black hole -> μικροσκοπική μαύρη τρύπα
___missing transverse energy (ΜΕΤ) ->ελλείπουσα εγκάρσια ενέργεια: ορίζεται ως το μέτρο του διανυσματικού αθροίσματος των εγκάρσιων ορμών όλων των σωματιδίων που παρατηρούνται στον ανιχνευτή και αφήνουν το ίχνος τους στο καλορίμετρο – συχνά χρησιμοποιείται στη θέση του όρου «ελλείπουσα εγκάρσια ορμή». Στα πειράματα σύγκρουσης πρωτονίων υπάρχει ζήτημα με την εφαρμογή της αρχής διατήρησης της ορμής στον άξονα των συγκρουόμενων δεσμών λόγω της εσωτερικής δομής των πρωτονίων από παρτόνια με άγνωστες ορμές και γι’ αυτό οι ερευνητές εξετάζουν μόνο τις προβολές των ορμών στο εγκάρσιο προς τις δέσμες επίπεδο. Αυτός ο υπολογισμός είναι ιδιαίτερα χρήσιμος καθώς μη μηδενικό διανυσματικό άθροισμα υποδηλώνει την ύπαρξη κάποιου σωματιδίου το οποίο διέφυγε από τον ανιχνευτή χωρίς να εναποθέσει ενέργεια στο καλορίμετρο. Κλασικό παράδειγμα τέτοιας περίπτωσης είναι η δημιουργία νετρίνων από διαδικασίες ασθενούς αλληλεπίδρασης. Με αυτή τη διαδικασία υπάρχει δυνατότητα να «παρατηρήσουμε» άγνωστα ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια όπως το ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό σωματίδιο LSP ή κάποιο άλλο σωματίδιο σκοτεινής ύλης.
—→MSSM -> Ελάχιστη Υπερσυμμετρική Επέκταση του Καθιερωμένου Προτύπου
___muon -> μιόνιο ή μυόνιο : είναι ένα από τα τρία στοιχειώδη λεπτόνια μαζί με το ηλεκτρόνιο και το ταυ. Προέρχεται από το γράμμα μ (μι ή μυ) του ελληνικού αλφαβήτου.
___naturalness problem -> το Πρόβλημα της Φυσικότητας
—→neutralino -> νετραλίνο
___neutrino -> νετρίνο : τα νετρίνα είναι στοιχειώδη σωματίδια με μηδαμινή μάζα που ανήκουν στον κλάδο των λεπτονίων. Χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες (γενεές): νετρίνο του ηλεκτρονίου, νετρίνο του μιονίου και νετρίνο του ταυ (ή ταυ νετρίνο).
___Noether’s theorem -> θεώρημα της Noether
—→observables -> μετρήσιμα μεγέθη
___parameter space -> παραμετρικός χώρος
___parity -> ισοτιμία ή ομοτιμία : ο μετασχηματισμός ομοτιμίας προκαλεί αναστροφή των χωρικών συντεταγμένων (στον τρισδιάστατο κόσμο). Εάν εφαρμοστεί δύο φορές σε ένα σύστημα τότε το σύστημα επανέρχεται στην ίδια κατάσταση και επομένως ο τελεστής ομοτιμίας έχει ιδιοτιμές ±1. Η ομοτιμία αποτελεί συμμετρία για τις ισχυρές και τις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις αλλά όχι για τις ασθενείς. Ο όρος προέρχεται από το λατινικό par που σημαίνει ισότητα και έτσι σωστότερη μετάφραση φαίνεται να είναι η πρώτη (ισοτιμία). Παρ’ όλα αυτά, έχω την εντύπωση πως συναντάται πιο συχνά ως ομοτιμία.
___parton distribution function -> συνάρτηση κατανομής παρτονίων
___perturbation theory -> θεωρία διαταραχών
___phase space -> χώρος των φάσεων ή φασικός χώρος
___photomultiplier -> φωτοπολλαπλασιαστής 
___pseudorapidity -> ψευδοωκύτητα : στα πειράματα επιταχυντών, η διεύθυνση των σωματιδίων που φτάνουν στον ανιχνευτή μπορεί προσδιοριστεί μονοσήμαντα από την γωνία θ που σχηματίζει η πορεία τους ως προς τη διεύθυνση των δεσμών (τιμές από 0 έως π) και τη γωνία φ στο εγκάρσιο προς της δέσμες επίπεδο (από 0 έως 2π). Όμως, κατά την ανάλυση των δεδομένων από τους ανιχνευτές, υπάρχει συχνά η ανάγκη να γίνει αλλαγή συστήματος αναφοράς και να περάσουμε σε σύστημα που κινείται μια ταχύτητα κατά τη διεύθυνση των δεσμών (κάνουμε, δηλαδή, μία προώθηση Lorentz κατά μήκος των δεσμών), λόγω της διαφοράς ορμών μεταξύ των συστατικών των πρωτονίων. Η διαφορά των φ δύο σωματιδίων είναι αναλλοίωτη ως προς της προωθήσεις αυτές, αλλά η διαφορά των θ δεν είναι. Εάν θέλουμε να έχουμε μία ποσότητα στη θέση της θ που να είναι αναλλοίωτη (θ2′-θ1’=θ2-θ1), μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ωκύτητα (rapidity) y η οποία είναι συνάρτηση της ενέργειας και της διαμήκους ορμής των σωματιδίων (και όχι της ορμής, όπως στην ειδική σχετικότητα). Παρ’ όλα αυτά, η δυσκολία στον υπολογισμό της μας οδηγεί στο να χρησιμοποιήσουμε την ψευδοωκύτητα που ορίζεται μέσω της σχέσεως η=-ln(tan(θ/2)), και η οποία ταυτίζεται με την ωκύτητα στο όριο των υψηλών ενεργειών. Για περισσότερες πληροφορίες δείτε εδώ και εδώ.
___QFT -> Η Κβαντική Θεωρία Πεδίου (ΚΘΠ) : είναι το θεωρητικό πλαίσιο των μοντέλων που περιγράφουν τα στοιχειώδη σωμάτια. Μία κβαντική θεωρία πεδίου είναι ένα συγκεκριμένο σύνολο εξισώσεων στο πλαίσιο της ΚΘΠ.
___quantum loop -> κβαντικός βρόχος
___quark -> κουάρκ : στη φύση υπάρχουν 6 κουάρκ (up, down, charm, strange, top, bottom) και το καθένα από αυτά έχει το αντίστοιχο του αντισωμάτιο. Υπάρχουν γενικά μεταφράσεις των κουάρκ (πάνω/άνω , κάτω , γοητευτικό/χαριτομένο, παράξενο/παράδοξο, κορυφαίο, πυθμενικό), αλλά έχω την εντύπωση πως χρησιμοποιούνται σπάνια.      
___quark-gluon plasma -> πλάσμα κουάρκ-γλουονίων
—→reconstructed mass -> ανακατασκευασμένη μάζα
___resonance -> συντονισμός : στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων συντονισμός αποκαλείται η δημιουργία μίας βραχύβιας κατάστασης που έχει ως αποτέλεσμα τη παρατήρηση μιας κορύφωσης στην ενεργό διατομή για τη σκέδαση δύο σωματιδίων, όταν αυτή παρουσιάζεται ως συνάρτηση της ενέργειας των σωματιδίων.
—→runs -> περίοδοι λειτουργίας
___scintillator -> σπινθηριστής
___signature -> υπογραφή : το αποτύπωμα που αφήνει μία αντίδραση στον ανιχνευτή και το οποίο μας επιτρέπει να την αναγνωρίσουμε.
___SM -> ΚΠ (Καθιερωμένο Πρότυπο) :  το σύνολο των εξισώσεων που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους (πλην της βαρύτητας).
___spin -> σπιν
—→spontaneous symmetry breaking -> αυθόρμητο σπάσιμο συμμετρίας
___state -> κατάσταση
___String Theory -> Θεωρία Χορδών
—→super-partner -> υπερσυμμετρικός παρτενέρ
___supersymmetric edge -> υπερσυμμετρική αιχμή
___SUSY ->  Υπερσυμμετρία, είναι συντομογραφία (ή αν θέλετε, «υποκοριστικό») του SUperSYmmetry.
___synchrotron -> σύγχροτρον : τύπος κυκλικού επιταχυντή που χρησιμοποιεί ρυθμιζόμενο (χρονοεξαρτώμενο) μαγνητικό πεδίο για να σταθεροποιεί την τροχιά των σωματιδίων καθώς αυτά επιταχύνονται και αυξάνουν ενέργεια.
—→thermalization -> επίτευξη θερμικής ισορροπίας
—→time projection chamber -> θάλαμος χρονικής προβολής 
___trigger system -> σύστημα σκανδαλισμού
—→two higgs doublet models -> μοντέλα δύο διπλετών Higgs
—→unitarity bound -> μοναδιακό όριο
—→vacuum fluctuations -> κβαντικές διακυμάνσεις κενού
___vertex -> κορυφή : ο όρος αυτός αναφέρεται συχνά στο σημείο του χώρου όπου συμβαίνει μία αλληλεπίδραση. Μπορεί να βρεθεί από την ανακατασκευή των τροχιών των σωματιδίων που φτάνουν στον ανιχνευτή.
___virtual particle -> δυνητικό σωματίδιο : είναι οντότητες οι οποίες προκύπτουν στις κβαντικές θεωρίες πεδίου και οι οποίες αποτελούν διαταραχές στα πεδία. Τα «σωματίδια» αυτά δεν μπορούμε να τα παρατηρήσουμε, ενώ επίσης δεν ισχύει για αυτά η σχέση M^2=E^2 -|p|^2. Συχνά μεταφράζεται και ως εικονικό σωματίδιο.
___weak neutral currents -> ασθενή ουδέτερα ρεύματα
___wire chamber -> συρματικός θάλαμος

 

Όροι προς μετάφραση :

anyon
axigluon
b-tagging
bag model
collider -> κάτι πιο εύηχο από τα συγκρουστήρας και συγκρουστής ;
combined likelihood fitting
forward jet -> πρόσω πίδακας ;
ghost muon
global fits
hadronization -> αδρονιοποίηση ή αδρονοποίηση ; (νομίζω το πρώτο είναι το σωστό)
hidden sector
jet energy scale, residual ~
kinematic selection
kinetic mixing term
on/off shell
preprint
seesaw mechanism
solitons
vector boson fusion

Νέα αποτελέσματα από το CMS

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN της Γενεύης βρίσκεται ακόμα υπό αναβάθμιση και μετά το πέρας των τελικών βελτιώσεων θα είναι σε θέση να επαναλειτουργήσει του χρόνου σε ενέργειες κέντρου μάζας 13 TeV – πάνω από 60% μεγαλύτερες σε σχέση με τη προηγούμενη περίοδο λειτουργίας του στα 8 TeV. Οι κοινοπραξίες ATLAS και CMS δεν έχουν συλλέξει τα τελευταία δύο χρόνια νέα δεδομένα συγκρούσεων πρωτονίου-πρωτονίου, όμως τα δεδομένα του 2012 τους κρατάνε ακόμα απασχολημένους, αφού δημοσιεύουν διαρκώς νέα αποτελέσματα από την ανάλυση αυτών.

Αντί να εστιάσω εδώ σε ένα από αυτά τα αποτελέσματα, θα κάνω μία σύνοψη των πιο πρόσφατων δημοσιεύσεων από το CMS. Σε μία από τις επόμενες αναρτήσεις θα κάνω κάτι αντίστοιχο και για τις δημοσιεύσεις από το ATLAS.

Μία πολύ ενδιαφέρουσα νέα μέτρηση – αν και έχει παραχθεί χρησιμοποιώντας δεδομένα μόνο από το 2011, δηλαδή σε ενέργειες  7 TeV – είναι αυτή της σταθεράς σύζευξης της ισχυρής αλληλεπίδρασης, α_s . Για την ακρίβεια, το α_s δεν είναι μία σταθερά, αλλά ένας αριθμός ο οποίος εξαρτάται από την ενέργεια στην οποία λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες κβαντικής χρωμοδυναμικής. Η σταθερά σύζευξης αυτή, υποδηλώνει την ισχύ της αλληλεπίδρασης μεταξύ κουάρκ και γλουονίων, και η μέτρηση της δεν είναι καθόλου εύκολη υπόθεση. Το πρόσφατο preprint του CMS αναφέρεται στον προσδιορισμό των συναρτήσεων κατανομής παρτονίων στα πρωτόνια μέσω της μέτρησης ολικών ενεργών διατομών πιδάκων (inclusive jet cross sections), και εν συνεχεία χρησιμοποιεί τα ίδια δεδομένα για να προσδιορίσει το α_s  σε ενεργειακά υψηλές περιοχές – βασικά, σε υψηλές τιμές της μεταφοράς τετραορμής, Q, η οποία και είναι η ποσότητα από την οποία εξαρτάται άμεσα η σύζευξη.

Στο διάγραμμα συμπεριλαμβάνονται και ένα πλήθος προηγούμενων μετρήσεων (μερικές είναι επίσης από το CMS), μαζί με τα πρόσφατα πειραματικά σημεία του CMS (τα μαύρα σημεία στις υψηλές τιμές του Q). Η μέτρηση που εξάγεται από τα δεδομένα στις υψηλές τιμές του Q είναι α_s(M_Z) = 0.1185+-0.0019 +0.0053-0.0024, όπου η πρώτη αβεβαιότητα είναι στατιστική και η δεύτερη, η οποία είναι ασύμμετρη, οφείλεται σε θεωρητικές αβεβαιότητες. Η τιμή δίνεται στην ενεργειακή περιοχή της μάζας του μποζονίου Ζ, όπως και συνηθίζεται. Η κίτρινη ζώνη στο παραπάνω διάγραμμα αντιστοιχεί σε θεωρητικές προβλέψεις δεδομένου αυτού του αποτελέσματος από το CMS.

Ένα άλλο preprint από το CMS παρουσιάζει τα αποτελέσματα ερευνών για σπάνιες διασπάσεις του μποζονίου Higgs σε ζεύγη μιονίων και ηλεκτρονίων. Μολονότι η πρώτη εκ των δύο θα ανιχνευθεί εν τέλει από τον LHC με τη συλλογή περισσότερων δεδομένων, η δεύτερη πιθανότατα δεν θα ανιχνευθεί ποτέ άμεσα. Αυτό προκύπτει από το γεγονός πως το μποζόνιο Higgs «συζεύγνυται» με τα ηλεκτρόνια και τα μποζόνια με τρόπο ανάλογο της μάζας τους – και το μιόνιο είναι 200 φορές βαρύτερο από το ηλεκτρόνιο. Παρακάτω μπορείτε να δείτε την κατανομή μάζας των ζευγών μιονίων σε μία από τις search topologies που ερευνήθηκαν από το CMS.

To υποθετικό σχήμα σήματος στο κατώτερο μέρος του άνω διαγράμματος κοντά στα 125 GeV είναι αυτό που θα περίμενε να δει κανείς εάν το μποζόνιο Higgs αποσυντίθετο 20 φορές συχνότερα προς μιόνια από ό,τι προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο. Το κατώτερο διάγραμμα στην παραπάνω εικόνα δείχνει τις αποκλίσεις των δεδομένων από το μοντέλο υποβάθρου. Από την απουσία σήματος συνάγεται ένα ανώτατο όριο 0.0016 στο ποσοστό διάσπασης (branching fraction) – το οποίο σημαίνει πως λιγότερο από ένα στα 600 μποζόνια Higgs διασπάται σε ζεύγη μιονίων.

Τέλος, σε ένα preprint που υποβλήθηκε πριν από τέσσερις ημέρες, το CMS εκθέτει τα αποτελέσματα μετρήσεων σκέδασης διανυσματικών μποζονίων μέσω ηλεκτρασθενών διαδικασιών. Η υπογραφή που ερευνήθηκε είναι μία η οποία αποτελείται από same-sign dileptons τα οποία συνοδεύονται από δύο πίδακες με μεγάλη rapidity separation (Δη>2.5) και με αναλλοίωτη μάζα μεγαλύτερη των 500 GeV. Αυτό σημαίνει πως τα δύο μποζόνια παράγονται μαζί με δύο «forward πίδακες» οι οποίοι προκύπτουν από την αδρονιοποίηση των κουάρκ που εξέπεμψαν τα αλληλεπιδρώντα μποζόνια. Εστιάζοντας σε λεπτονικά ζεύγη ίδιου προσήμου καταφέρνουμε να ελαττώσουμε σημαντικά το υπόβαθρο.

Όπως μπορείτε να δείτε από το παραπάνω διάγραμμα, τα δεδομένα (μαύρα σημεία) ακολουθούν την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου (κόκκινο ιστόγραμμα), ενώ, αντίθετα, οι ανώμαλες συζεύξεις θα αύξαναν αισθητά τον αριθμό των ζευγών λεπτονίων στις υψηλές αναλλοίωτες μάζες (μπλε και ροζ ιστογράμματα). Η ενεργός διατομή της σκέδασης διανυσματικών μποζονίων που δίνει ζεύγη WWjj ίδιου προσήμου μετρήθηκε από το CMS να είναι σ(WWjj)=4.0+2.4-2.0(στατ.) +1.1-1.0(συστ.) femtobarns. Από τη συμφωνία με τις προβλέψεις του ΚΠ, τίθενται όρια στις διάφορες ανώμαλες συζεύξεις.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/new_cms_results-147752
27 Οκτωβρίου 2014

Βάζω εδώ και το βίντεο μιας ωραίας διάλεξης που είδα τις προάλλες σχετικά με τις έρευνες στον LHC. Στο 36:21 αναφέρεται στο πλάνο των αναβαθμίσεων του LHC και από το 45:50 αναφέρεται περιληπτικά στις έρευνες για υπερσυμμετρία, σκοτεινή ύλη και επιπλέον διαστάσεις.

Ψυχρή Σύντηξη: Μία καλύτερη μελέτη του περιβόητου E-Cat

Θυμάται κανείς το E-Cat; Αυτή είναι μια συντομογραφία του «Energy Catalyzer», της συσκευής που εφηύρε ο Ιταλός, κάτοχος πτυχίου φιλοσοφίας, Αντρέα Ρόσι. Το E-Cat υποτίθεται πως παράγει πυρηνική ενέργεια μέσω της θέρμανσης μιας «μυστικής» σκόνης, η οποία αποτελείται από νικέλιο, υδρογόνο, λίθιο και κάποια άλλα πρόσθετα. Ένα νέο κεφάλαιο προστέθηκε στην όλη ιστορία αυτή την εβδομάδα, με τη δημοσίευση μιας νέας μελέτης της συσκευής από μία ανεξάρτητη, κατά τους ισχυρισμούς τους, ομάδα Ιταλών και Σουηδών ερευνητών.

Η δημοσίευση, με τίτλο «Παρατήρηση άφθονης παραγωγής ενέργειας από αντιδραστήρα και ισοτοπικών αλλαγών στο καύσιμο«, ακολουθεί το μοτίβο μιας προηγούμενης ανάλυσης. Μάλιστα, οι ερευνητές που έλαβαν μέρος σε αυτήν την έρευνα είναι εν πολλοίς οι ίδιοι με παλαιότερα – υπάρχει μόνο η προσθήκη του Torbjorn Hartman. Πιο συγκεκριμένα, η τεχνική που χρησιμοποιήθηκε για να μετρηθεί η εκλυόμενη ισχύς από τον αντιδραστήρα είναι η ίδια και βασίζεται σε θερμικές κάμερες.

Η πιο σημαντική προσθήκη σε σχέση με τις προηγούμενες μελέτες είναι πως εδώ το αντιδρών (η ουσία, δηλαδή, που υπάρχει εντός της συσκευής, η οποία θερμαίνεται από πηνία αντίστασης και η οποία, κατά τα λεγόμενα του Ρόσι, δίνει το πλεόνασμα θερμικής ενέργειας) μελετάται για ισοτοπικές αλλαγές έπειτα από μία περίοδο 30 ημερών αδιάκοπης λειτουργίας. Άλλη μία βελτίωση είναι η προσεκτική παρακολούθηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας που εκπέμπει η συσκευή, χρησιμοποιώντας διάφορους ανεξάρτητους ανιχνευτές.

Άλλη μία βελτίωση σε αυτήν τη μελέτη είναι η ανάλυση της επικάλυψης της συσκευής, μιας και θα μπορούσε να υποψιαστεί κανείς πως αποτελείται από κάποιο ιδιαίτερο υλικό. Το υλικό τελικά είναι το οξείδιο του αργιλίου, και κατά συνέπεια η εξήγηση για το πλεόνασμα ενέργειας θα πρέπει να βρίσκεται κάπου αλλού. Επιπλέον, παρακολουθείται μια συνιστώσα συνεχούς ρεύματος της εφαρμοζόμενης ηλεκτρικής ισχύος και βρίσκεται να είναι αμελητέα. Αυτό πιθανότατα γίνεται για να δοθεί απάντηση σε παλαιότερες κριτικές που μιλούσαν για κάποιο τρικ στη συνδεσμολογία της συσκευής το οποίο επέτρεπε να τροφοδοτείται η συσκευή με περισσότερη ισχύ από το καλώδιο γείωσης (ground wire).

Όμως, παρά όλες τις παραπάνω βελτιώσεις, η μελέτη προδίδει ένα από τα σημαντικότερα κενά της ήδη από την 7η σελίδα, όπου γίνεται ξεκάθαρο πως ο εφευρέτης έλαβε μέρος στις πείραμα:

«Ο Ρόσι παρενέβη για να κλείσει τον «εικονικό αντιδραστήρα» (dummy reactor- έτσι αποκαλούν τον αντιδραστήρα χωρίς το αντιδρών, τον οποίον χρησιμοποίησαν για καλιμπράρισμα), καθώς και στις μετέπειτα ενέργειες πάνω στο E-Cat: εισαγωγή της σκόνης, έναρξη λειτουργίας του αντιδραστήρα, κλείσιμο του αντιδραστήρα και εξαγωγή της σκόνης.»

Αυτό σημαίνει πως μέρος του πειράματος έγινε υπό τη φυσική παρουσία του Ρόσι και μάλιστα στις κρίσιμες φάσεις του. Εδώ ταιριάζει νομίζω η διάσημη φράση του Feynman: «I believe a scientist dealing with non-scientific issues is as dumb as the next guy». Θέλω να πω για τους συντάκτες της έρευνας, πως, παρά τα όποια βιογραφικά και την επιστημονική τους αναγνώριση, είναι πολύ πιθανόν να τους ξέφυγε κάποιο απλό τέχνασμα. Η απολύτως απαραίτητη προϋπόθεση για μία ανεξάρτητη έρευνα είναι η πλήρης απουσία από τη πειραματική διαδικασία της πλευράς που έχει κάποιο συμφέρον. Συνεπώς νομίζω πως είναι χάσιμο χρόνου να διαβάσει κανείς το υπόλοιπο μέρος από τις 53 σελίδες της ανάλυσης.

Κάθισα όμως για σας και το διάβασα, και θα συνοψίσω εδώ τα κυριότερα σημεία: Πρώτα απ’ όλα, η παραγόμενη θερμότητα που μετριέται από θερμικές κάμερες έχει καλιμπραριστεί από τον εικονικό αντιδραστήρα, στον οποίον εφαρμόζεται μία ισχύς εισόδου (η οποία είναι μικρότερη από αυτήν που εφαρμόστηκε στον αντιδραστήρα όταν τέθηκε σε πλήρη λειτουργία -φοβόντουσαν οι ερευνητές μήπως προκαλέσουν ζημιά στα πηνία ?!). Η κύρια μέτρηση του E-cat σε λειτουργία έχει πραγματοποιηθεί σε δύο διαφορετικά σημεία για 32 ημέρες. Το αποτέλεσμα είναι πως η παραγόμενη ισχύς είναι κατά πολύ μεγαλύτερη (κατά έναν παράγοντα 3.5) της εισαγόμενης, και η διαφορά αυτή δεν μπορεί να αποδοθεί σε χημικές αντιδράσεις – η μάζα του αντιδρώντος είναι πολύ μικρή για τόσο μεγάλη παραγωγή ισχύος. Κατά τα λεγόμενα τους, η συνολική παραγόμενη ισχύς σε 32 ημέρες λειτουργίας της συσκευής είναι 5.8 MJoules, με παραγωγή 2 εκατομμυρίων Watt ανά χιλιόγραμμο αντιδρώσας ουσίας.

Ένα δεύτερο σημείο είναι πως δεν ανιχνεύτηκε ακτινοβολία να εξέρχεται της συσκευής. Έτσι, λοιπόν, καλούμαστε να πιστέψουμε πως όχι μόνο έχουν γίνει πυρηνικές αντιδράσεις εντός του αντιδραστήρα, χωρίς να υπάρχει κάποιος γνωστός φυσικός μηχανισμός που να επιτρέπει κάτι τέτοιο, αλλά και πως αυτές οι μυστηριώδεις πυρηνικές διαδικασίες περιλαμβάνουν μόνο εκπομπή θερμότητας και καθόλου ακτίνες Χ, γ ή νετρόνια.

Στη συνέχεια, η ανάλυση του ισοτοπικού περιεχομένου μερικών κόκκων αντιδρώντος περιγράφεται κάπως συνοπτικά στο κυρίως κείμενο, αλλά με πολλές λεπτομέρειες σε ένα παράρτημα. Περιληπτικά, η ανάλυση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έδειξε πως η «στάχτη» που συλλέχθηκε από το υλικό μετά την αντίδραση, είχε αντίστροφο πληθυσμό στα ισότοπα λιθίου και νικελίου: η αφθονία σε λίθιο-7 έπεσε από το 92% στο 8% (με το λίθιο-6 να αυξάνεται από το 8% στο 92%) κι η αφθονία σε νικέλιο-62 αυξήθηκε από το 4% στο 99%. Αυτό το αποτέλεσμα είναι πράγματι εντυπωσιακό και φαίνεται μάλιστα πως επιβεβαιώνεται και από μία ανεξάρτητη ανάλυση χρησιμοποιώντας τεχνική βασισμένη στη φασματοσκοπία μάζας.

Συμπερασματικά, η μελέτη φαίνεται να αντιμετωπίζει πολλές από τις ελλείψεις που είχε η προηγούμενη δημοσίευση, εκτός από το γεγονότος πως η αντιδρώσα ουσία εισήχθη και εξήχθη από τον ίδιον τον Ρόσι! Δεδομένης, λοιπόν, της απίθανης φύσης του ισχυρισμού του, δηλαδή της ύπαρξης ενός φτηνού τρόπου να εξαχθεί ενέργεια από συνήθη υλικά, μέσω μιας άγνωστης φυσικής διαδικασίας, για μένα αυτή η παρέμβαση του Ρόσι αποτελεί ένα τεράστιο πρόβλημα για την ανάλυση και ακυρώνει πλήρως τα όποια συμπεράσματα θα μπορούσε να εξάγει κανείς χρησιμοποιώντας απλά και μόνο τα δεδομένα της μελέτης. Θα ήταν σαν να σας ζητούσα να πιστέψετε πως τοποθετώντας ένα δολάριο σε ένα ειδικό πλυντήριο ρούχων και αφού το αφήσω εκεί για μισή ώρα μαζί με κάποιο ειδικό απορρυπαντικό, στο τέλος καταφέρνω και παίρνω πίσω ένα πεντακοσάευρω. Θα μπορείτε να παρακολουθείτε τη συσκευή όσο βρίσκεται σε λειτουργία, αλλά εγώ θα είμαι αυτός που θα ανοίξει το πορτάκι και θα βγάλει έξω το χαρτονόμισμα μόλις τελειώσει η μαγική αυτή μετατροπή. Αμφιβάλω πολύ εάν θα το δεχόταν κανείς.

Δυστυχώς, θεωρώ πως τα προβλήματα της ανθρωπότητας δεν πρόκειται να αντιμετωπιστούν με μαγικά τεχνάσματα. Οι φυσικές επιστήμες χαρακτηρίζονται συχνά ως δύσκολες (hard science) όχι μόνον επειδή είναι δύσκολο να τις μελετήσει κανείς και να συμβάλει στην περαιτέρω κατανόηση της φύσης· είναι δύσκολες γιατί, εκτός αυτών, δεν προσφέρουν έτσι απλόχερα τα δώρα τους.

Ενημέρωση: Μπορεί να βρει κανείς εδώ μία πολύ πιο ολοκληρωμένη εξέταση του όλου θέματος, με συνδέσμους προς αρκετό επιπλέον υλικό το οποίο συστήνω να κοιτάξουν όσοι αναγνώστες πιστεύουν ακόμη ότι το E-Cat θα μπορούσε πράγματι να δουλεύει.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/cold_fusion_a_better_study_on_the_infamous_ecat-146700
11 Οκτωβρίου 2014

Μπορείτε να διαβάσετε ακόμη μία ανάλυση της δημοσίευσης σε παρόμοιο μήκος κύματος εδώ.

Για μια ιστορική αναδρομή στο σίριαλ με το E-cat μπορείτε να δείτε τα παρακάτω:

Ψυχρή σύντηξη υδρογόνου-νικελίου; 2/3/2011
Σύντηξη υδρογόνου-νικελίου;;; 5/3/2011
Οι κυνηγοί της ψυχρής σύντηξης…στην Ελλάδα 20/11/2011
Έχω πάρει απ’ όλες τις θεωρίες και έφτιαξα μια δική μου 2/12/2012 (εντάξει αυτό δεν κολλάει και πολύ, αλλά δεν μπορούσα να αντισταθώ…)

Η ζωή μετά τo Higgs στα 125 GeV: Τι έχει μείνει από τα μοντέλα δύο διπλετών Higgs

Μόλις διάβασα τη νέα δημοσίευση στο arxiv από τον συνάδελφό μου στο INFN, Massimo Passera και τους συνεργάτες του, με τίτλο «Περιορίζοντας τα μοντέλα δύο διπλετών Higgs«, και σκέφτηκα να σας εξηγήσω εδώ για ποιον λόγο τη θεωρώ πολύ ενδιαφέρουσα, αλλά και να αναφερθώ στα συμπεράσματα τους.

Πρώτα απ’ όλα, όμως, τι είναι αυτά τα μοντέλα δύο διπλετών Higgs και γιατί να ασχοληθεί κανείς μαζί τους; Θα θεωρήσω, για αρχή, δεδομένο πως γνωρίζετε ότι πριν από δύο χρόνια ανακαλύψαμε μέσω των CMS και ATLAS, των δύο γιγαντιαίων πειραμάτων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, ένα νέο σωματίδιο. Το σωματίδιο αυτό προσπαθήσαμε για αρκετό καιρό να μην το αποκαλούμε «μποζόνιο Higgs» (μάλιστα, τα πρώτα papers έκαναν λόγο για την ανακάλυψη ενός μποζονίου «κατά τις έρευνες για το μποζόνιο Higgs»), αλλά πλέον δεν υπάρχει κανένας λόγος για αυτό.

Το σωματίδιο Higgs είχε προταθεί πριν από περίπου 50 χρόνια από μερικούς θεωρητικούς φυσικούς με στόχο να δοθεί λύση σε μία σειρά από προβλήματα. Τα ευρήματα του CERN το 2012 συμφωνούσαν από την πρώτη στιγμή αρκετά καλά με τις προβλέψεις, και πλέον είμαστε απόλυτα βέβαιοι πως πρόκειται για ένα μποζόνιο Higgs. Προσέξτε, όμως, «ένα» μποζόνιο Higgs, όχι «το» μποζόνιο Higgs. Υπάρχει σημαντική διαφορά ανάμεσα στα δύο.

Στην πραγματικότητα, η ύπαρξη του μποζονίου Higgs ήταν μία απαίτηση ενός απλού τρόπου να γίνει η θεωρία συνεπής σε μαθηματικό επίπεδο με φαινόμενα που πριν από 50 χρόνια ήταν υποθέσεις και που αργότερα επιβεβαιώθηκαν, όπως η ύπαρξη μποζονίων ασθενούς αλληλεπίδρασης με ιδιαίτερα μεγάλη μάζα (δηλαδή τα W και Z, τα οποία ανακαλύφθηκαν το 1983 από τον Rubbia στο πείραμα UA1). Αλλά αυτός δεν ήταν ο μοναδικός τρόπος: ήταν ο απλούστερος. Η απλότητα είναι μία ιδιαίτερα μεγάλης εκτίμησης ιδιότητα του φυσικού κόσμου, αλλά πιθανόν να υπάρχουν λόγοι για τους οποίους η Φύση να επέλεξε κάτι λίγο πιο σύνθετο.

Για την περιγραφή των ιδιοτήτων ενός φυσικού συστήματος, ακόμα και ενός μακροσκοπικού, οι φυσικοί χρησιμοποιούν μία συνάρτηση η οποία ονομάζεται «Λαγκρανζιανή» (από τον Ιταλό μαθηματικό Giuseppe Ludovico Lagrangia) και η οποία καθορίζει τη δυναμική του συστήματος. Η Λαγκρανζιανή λέει τα πάντα για τη συμπεριφορά του συστήματος, και επομένως είναι ένας πολύ συμπαγής και κομψός φορμαλισμός.

Στο καθιερωμένο πρότυπο, το μποζόνιο Higgs (το μοναδικό) είναι απόρροια ενός μηχανισμού σπασίματος της συμμετρίας, ο οποίος κατά έναν μαγικό τρόπο μετατρέπει την ωραία και συμμετρική Λαγκρανζιανή της ηλεκτρασθενούς θεωρίας, που μπορεί να περιλαμβάνει μία διπλέτα μιγαδικών βαθμωτών πεδίων (τέσσερις βαθμοί ελευθερίας), σε μία πιο άσχημη εκδοχή της, όπου το μοναδικό φυσικό σωμάτιο χωρίς spin (ένα «βαθμωτό» μποζόνιο) προκύπτει από τη διπλέτα. Οι τρεις εναπομείναντες βαθμοί ελευθερίας χρησιμοποιούνται ώστε να παραχθεί η μάζα των μποζονίων W και Ζ. Αυτό το μαγικό είναι φανταστικό, αλλά εάν ξεκινήσει κανείς με δύο διπλέτες από μιγαδικά βαθμωτά πεδία στην συνάρτηση (δίνοντας έτσι οκτώ βαθμούς ελευθερίας) ο μηχανισμός σπασίματος της συμμετρίας θα έδινε πέντε μποζόνια Higgs, αφού τα W και Ζ θα χρειάζονταν και πάλι μόνο τρεις βαθμούς ελευθερίας.

Τα μοντέλα δύο διπλετών Higgs (2DHM) είναι εμφανέστατα λιγότερο οικονομικά από το αντίστοιχο του καθιερωμένου προτύπου. Παρ’ όλα αυτά, θα μπορούσαν να δώσουν στη θεωρία επιπλέον χαρακτηριστικά, τα οποία και να οδηγήσουν στην επέκταση της σε κάτι ισχυρότερο. Για παράδειγμα, η Υπερσυμμετρία στις απλούστερες εκδοχές της είναι κι αυτή ένα μοντέλο δύο διπλετών Higgs: στην υπερσυμμετρία υπάρχουν πάντοτε τουλάχιστον πέντε μποζόνια Higgs. Όμως τα 2DHMs δεν περιορίζονται μόνο στην SUSY, και συνεπώς είναι ένας πιο γενικός φορμαλισμός, αρκετά χρήσιμος για να μελετηθεί λεπτομερώς.

Μέχρι τώρα αυτό που έχουμε βρει είναι ένα μποζόνιο Higgs στα 125 GeV. Είναι ουδέτερο, είναι βαθμωτό (μηδενικό spin), και συμπεριφέρεται όπως η μοναδική φυσική κατάσταση που αναδύεται από το σπάσιμο ενός μοντέλου με μόνο μία διπλέτα. Αλλά δεν υπάρχει κανένας λόγος να μην είναι αυτό το ένα από αυτά τα πέντε. Το paper του Passera και των συνεργατών του χρησιμοποιεί το δεδομένο εισόδου (πως υπάρχει δηλαδή ένα ελαφρύ ουδέτερο Higgs στα 125 GeV) και λαμβάνει υπόψιν όλες τις παρατηρήσιμες ιδιότητες της ηλεκτρασθενούς φαινομενολογίας – μετρηθείσες τιμές των ιδιοτήτων του Ζ, ανώμαλη μαγνητική ροπή μιονίου, παρατηρήσιμα μεγέθη της φυσικής των Β μεσονίων, άμεσοι περιορισμοί για την ύπαρξη άλλων καταστάσεων Higgs – με στόχο να βρουν ποια περιοχή του παραμετρικού χώρου των 2DHMs δεν έχει αποκλειστεί ακόμα άμεσα ή έμμεσα.

Το paper είναι πολύ τεχνικό οπότε θα σταματήσω εδώ και θα κάνω μία περίληψη των συμπερασμάτων τους. Μία πολύ σημαντική παρατήρηση είναι πως η απόκλιση που παρατηρήθηκε στη μαγνητική ροπή του μιονίου σε σχέση με τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου, εάν εξεταστεί στο πλαίσιο των 2DHMs, δείχνει προς μία πολύ συγκεκριμένη κατεύθυνση: η απόκλιση, επιπέδου 3 σίγμα, μπορεί να εξηγηθεί εντός ενός συγκεκριμένου είδους μοντέλων δύο διπλετών, τα «τύπου X», ή «lepton-specific». Δε θα μπω σε λεπτομέρειες, αλλά αυτά είναι ένα υποσύνολο όλων των 2DHMs που θα μπορούσε να φανταστεί κανείς. Αυτά συμβιβάζουν την παρατηρούμενη ανωμαλία του μιονίου με τους περιορισμούς σε ένα συγκεκριμένο κανάλι διάσπασης του bottom κουάρκ που περιλαμβάνει s-quarks και φωτόνια. Έτσι, οι ερευνητές καταλήγουν στα εξής:

Ο παραμετρικός χώρος o οποίος ευνοείται από το muon g-2 στα μοντέλα τύπου X είναι σχετικά περιορισμένος όσον αφορά τα εύρη μαζών για το βαρύ ουδέτερο και το φορτισμένο βαθμωτό: M(H0),M(H+)<200 GeV (με χαμηλό MA και υψηλό tan(β)). Η ύπαρξη αυτών των μποζονίων μπορεί να ερευνηθεί στα προσεχή πειράματα του επιταχυντή, ακόμα και εάν αυτή η περιοχή παραμέτρων μπορεί να είναι φευγαλέα, διότι η παραγωγή των επιπλέον μποζονίων Higgs A, H, και H+ ελαττώνεται είτε από το 1/ tan^2 β (σε single productions, πχ μέσω gluon fusion), είτε από το cos(β-α) (σε associated productions των Vφ και hφ). Τα καλύτερα κανάλια, λοιπόν, για την έρευνα για επιπλέον μποζόνια θα είναι pair ή associated productions μέσω της pp -> HH,HA […]  η οποία θα ακολουθείται από [λεπτονικές διασπάσεις], και μπορεί να ερευνηθεί άμεσα στην επόμενη περίοδο λειτουργίας του LHC.

Αυτή είναι μία πολύ συγκεκριμένη πρόβλεψη και αξίζει νομίζω προσοχής. Φυσικά, τα ATLAS και CMS θα εξερευνήσουν αυτές τις τελικές καταστάσεις στη δεύτερη περίοδο λειτουργίας του LHC (Run2), η οποία θα ξεκινήσει μέσα στο 2015, αλλά αυτή η δημοσίευση προσδίδει ακόμα μεγαλύτερο ενδιαφέρον σε αυτές τις υπογραφές.

Τέλος, με χαροποίησε ιδιαίτερα το γεγονός πως, απ’ ό,τι βλέπω, συμπεριλαμβάνεται και το όνομα μου στις Ευχαριστίες της δημοσίευσης… Τους ευχαριστώ πολύ για αυτήν τη τιμή!

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/life_after_the_125_gev_higgs_what_is_left_of_twohiggs_doublet_models-144755
13 Σεπτεμβρίου 2014

Το ATLAS δε βλέπει σκοτεινά φωτόνια σε νέα έρευνα

Ανάμεσα στις διάφορες επεκτάσεις του Καθιερωμένου Προτύπου (ΚΠ), υπάρχει και μία ενδιαφέρουσα κατηγορία μοντέλων, τα οποία συμπεριλαμβάνουν την ιδέα του «κρυμμένου τομέα» νέων σωματιδίων που συζεύγνυνται ασθενώς με τα αντίστοιχα του ΚΠ. Αυτά τα σωμάτια θα μπορούσαν να παραχθούν κατά τη διάσπαση σωματιδίων του ΚΠ με μεγάλη μάζα. Επίσης, θα ήταν αόρατα, αλλά ασταθή, και επομένως θα παρήγαγαν σύντομα σωμάτια του ΚΠ, δίνοντας χαρακτηριστικές πειραματικές υπογραφές τις οποίες και θα μπορούσαν να εντοπίσουν οι ανιχνευτές μας- εάν τις αναζητούσαμε αρκετά προσεκτικά.

Η όλη αυτή ιδέα του «κρυφού τομέα (hidden sector)» και των υπογραφών του θα σας είναι πιο οικεία εάν θυμάστε την ιστορία με το «ghost muon» (δείτε εδώ και ακολουθείστε τους συνδέσμους σε αυτή τη σελίδα για να διαβάσετε και τα άλλα τρία άρθρα της συγκεκριμένης συζήτησης), τη μέτρηση, δηλαδή, του CDF το 2008 η οποία παρουσίαζε ενδείξεις παρουσίας γεγονότων με πολλαπλά μιόνια σε στενούς πίδακες. Στην ανάλυση που είχε κάνει το CDF φαινόταν πως υπήρχε μεγάλο πλεόνασμα τέτοιων γεγονότων. Τα μιόνια, μάλιστα, σε αυτά τα γεγονότα φαίνονταν να έχουν πολύ υψηλή παράμετρο πρόσκρουσης (impact parameter) – αρκετά μεγαλύτερη από αυτή που έχουν τα συνηθισμένα μιόνια τα οποία παράγονται από διασπάσεις αδρονίων με μεγάλη διάρκεια ζωής, όπως τα μεσόνια Β και D (η παράμετρος πρόσκρουσης είναι η απόσταση μεταξύ της καμπύλης που διαγράφει το ένα σωματίδιο και του σημείου στο οποίο συμβαίνει η σκληρή κρούση (hard collision) ). Η μεγάλη παράμετρος κρούσης γινόταν να εξηγηθεί μόνο από τη διάσπαση εν κινήσει ενός σωματιδίου με υψηλό ποσοστό διάσπασης προς μιόνια.

Ξέρουμε όμως ποια ήταν η κατάληξη αυτής της ιστορίας: άλλα πειράματα δεν είδαν κάποιο παρόμοιο σήμα, και η επανεξέταση από το CDF ενός μεγαλύτερου συνόλου δεδομένων ανάγκασε την κοινοπραξία να αναδιπλωθεί μερικώς, ενώ και ένα μέρος του πλεονάσματος εξηγήθηκε – όχι όμως ολόκληρο. Έτσι, το μυστήριο με το πλεόνασμα γεγονότων, με μιόνια υψηλής παραμέτρου πρόσκρουσης, παρέμεινε έως έναν βαθμό άλυτο, αν και υπήρχε η πεποίθηση ανάμεσα σε πολλούς πως το πρόβλημα εντοπιζόταν στη διακριτική ικανότητα των θαλάμων ανίχνευσης μιονίων.

Στο ATLAS, όμως, έκαναν και πάλι έρευνες για λεπτονικούς πίδακες στα δεδομένα συγκρούσεων με ενέργεια κέντρου ορμής 8 TeV, με σκοπό να εξεταστούν διάφορα μοντέλα νέας φυσικής. Το τελευταίο τους αποτέλεσμα δημοσιεύτηκε εχθές στο Cornell preprint arxiv. Εκεί έψαξαν για μία σχετικά γενική υπογραφή πιδάκων που δημιουργείται από ένα ή δύο «σκοτεινά φωτόνια (dark photons)», το ουδέτερο μακρόβιο σωματίδιο με μάζα μερικών GeV το οποίο θα μπορούσε να διασπάται σε displaced ηλεκτρόνια, μιόνια, ή πιόνια. Οι ερευνητές δεν βρήκαν κάποιο πλεόνασμα στα δεδομένα τους σε σχέση με τις προβλέψεις του υποβάθρου και κατέληξαν σε δύο σύνολα αποτελεσμάτων για τον  επιτρεπτό παραμετρικό χώρο ενός μοντέλου που είχε προταθεί από τον έτερο blogger Adam Falkowski και τους συνεργάτες του. Το πρώτο είναι ένας αποκλεισμός του branching fraction του μποζονίου Higgs σε σκοτεινά φωτόνια σαν συνάρτηση του χρόνου ζωής των σκοτεινών φωτονίων. Το δεύτερο είναι ο αποκλεισμός μιας περιοχής του παραμετρικού χώρου ο οποίος παράγεται από τη μάζα του υποθετικού σκοτεινού φωτονίου και τον «kinetic mixing term» που θα το συνέδεε με το φωτόνιο.

Αυτό το τελευταίο φαίνεται στο παρακάτω γράφημα, το οποίο συνδυάζει την περιοχή που έχει αποκλειστεί από το ATLAS (όπου με διαφορετικά χρώματα έχουμε τα διαφορετικά, υποθετικά πάντα, branching fractions του Higgs σε δύο σκοτεινά φωτόνια συν οτιδήποτε) με ανεξάρτητα αποτελέσματα ερευνών που έχουν πραγματοποιηθεί από άλλα πειράματα. Η ευαίσθητη περιοχή δεν είναι μεγάλη, αλλά εδώ έχουμε μία log-log γραφική παράσταση, η οποία είναι πάντοτε παραπλανητική, όσον αφορά την εκτίμηση με το μάτι της σχετικής σημαντικότητας των διαφόρων πειραμάτων. Στον οριζόντιο άξονα έχουμε τη μάζα των σκοτεινών φωτονίων και στον κάθετο την mixing parameter η οποία εξετάζεται σε αυτές τις έρευνες.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/the_graph_of_the_week_no_dark_photons_found_by_atlas_lepton_jets_search-144052
3 Σεπτεμβρίου 2014