Czy znamy wszystkie cząstki elementarne?
Model Standardowy zawiera 12 fermionów, z których zbudowana jest cała materia. Wszystkie one są nam znane. Powstaje jednak pytanie, czy możliwe jest znalezienie nieznanych jeszcze podstawowych cegiełek natury. Odpowiedzi na nie poszukali naukowcy z Instytutu Technologicznego w Karlsruhe (KIT), CERN-u i Uniwersytetu Humboldta.
Obecnie znane nam cząstki materii podzielone są na trzy rodziny. Jedynie te, znajdujące się w pierwszej rodzinie - a należą doń elektron, neutrino elektronowe, kwark górny i kwark dolny - występują w dużej ilości. Cząstki rodziny II (mion, neutrino mionowe, kwark powabny, kwark dziwny) i III (taon, neutrino taonowe, kwark wysoki, kwark niski) są spotykane tak rzadko w naturze, że najczęściej otrzymywane są w akceleratorach.
Można sobie zadać pytanie, po co w naturze rodzina II i III, skoro kwark górny i dolny tworzą protony i neutrony, a zatem wszystkie elementy układu okresowego? A skoro istnieją te "niepotrzebne" rodziny, to być może rodzin jest więcej, ale ich jeszcze nie poznaliśmy?
W Physical Review Letters ukazał się artykuł, którego autorzy - Otto Eberhardt, Goeffrey Herbert, Heiko Lacker, Alexander Lenz, Andreas Menzel, Ulrich Nierste i Martin Wiebusch - stwierdzają, że znamy już wszystkie cząstki elementarne materii. Uczeni doszli do takiego wniosku po szczegółowej analizie danych z Wielkiego Zderzacza Hadronów i Tevatronu. W wyniku statystycznej analizy obliczyli, że prawdopodobieństwo istnienia nieznanych tam jeszcze fermionów można wykluczyć z pewnością 5,3 sigma (99,99999%).
Analiza taka stała się możliwa dopiero niedawno, po odkryciu bozonu Higgsa. To on nadaje masę wszystkim cząstkom. Fakt, że dotychczas w akceleratorach nie wykryto bezpośrednio żadnych nowych fermionów, oznacza, że jeśli by istniały, musiałyby być cięższe od obecnie znanych fermionów. A skoro tak, to silniej oddziaływałyby z bozonem Higgsa. Jeśli zaś tak by się działo, to właściwości bozonu Higgsa zostałyby przez te oddziaływania zmienione w taki sposób, że byśmy go nie wykryli.
Komentarze (13)
Mauzebiusz, 15 grudnia 2012, 00:16
zdumiewa mnie pewność naukowców - jakby nie brali pod uwagę, że czegoś mogą jeszcze nie wiedzieć lub zakładali. że nasze metody badawcze są absolutne i bezbłędne. jeszcze nie widzą czy istnieje, a jeżeli tak to czym jest ciemna materia i energia, a takie pierdoły tu ogłaszają. historia nie uczy ich pokory czy jak? nie tak dawno robiono prace doktorskie i udowaniano, że zegary procesorów nie mogą osiągać 1 GHz...
...o płaskiej Ziemi chyba pisać już nie muszę? :> pośmiejemy się kiedyś z tego na pewno. 
draco86, 15 grudnia 2012, 14:35
To i tak gdybanie. Bo niby co to jest ten bozon Higgsa? Odważnik czy jak? W atomie wodoru jest lżejszy niż w atomie ołowiu?
antykwant, 15 grudnia 2012, 15:42
95% znanej nam materii posiada masę dzięki oddziaływaniom, które zachodzą między kwarkami. Nie ma żadnego ciężarka, który który jest dodawany do każdej nowo powstałej cząstki. To reakcje jakie zachodzą między kwarkami nadają 95% masy protonom i neutronom.
Jestem otwarty na dyskusję, ale argument, że ktoś w przeszłości mylił się co do kształtu ziemi więc nie można być pewnym dzisiejszej nauki do mnie nie przemawia.
Dodatkowo jestem pewien, że naukowcy mają więcej pokory niż wszyscy komentatorzy popularnonaukowych artykułów razem wzięci (włączając mnie).
Jeśli naukowcy (zazwyczaj zespół - co więcej głów to nie jedna) podają do wiadomości publicznej, że prawdopodobieństwo wynosi 99,999xxx% to oznacza, że w świetle posiadanych informacji i w oparciu o przeanalizowany materiał badawczy, rzeczywistość wygląda tak, a nie inaczej.
Edit: Polecam książkę noblisty Franka Wilczka "Lekkość bytu" oraz "Kwantowa granica" Dona Lincolna. Jednocześnie czekam na wasze propozycje książek.
Mauzebiusz, 16 grudnia 2012, 02:44
@antykwant to czy coś do Ciebie przemawia czy nie to Twoja osobista (całkowicie subiektywna) sprawa i nijak ma się do ekstrapolacji pewnego trendu związanego z głoszeniem przez naukowców hipotez o wydźwięku absolutnym.
nasza rzeczywistość nie raz już prostowała wypowiedzi najwybitniejszych ludzi na planecie o takim właśnie charakterze jak ten w powyższym artykule - co samo w sobie też jest pewnym stałym trendem prostującym megalomanię niektórych osób. IMHO należałoby raczej zadać pytanie czy mogą istnieć cząstki nam nieznane przy zmianie sposobu ich detekcji? technologia wciąż posuwa się do przodui naprawdę nie wiemy co nowego spadnie na nas po roku, a co dopiero prawić debaty na temat prawdopodobieństwa wystąpienia cząstek nie znanych nam do tej pory używając do obliczeń teorii, które do sensownego działania potrzebują stałych narzuconych arbitralnie 
logicznie rzecz ujmując cały ten artykuł przypomina po prostu przepowiadanie pogody. :/ ilość cząstek sama w sobie zależy od kontekstu, w którym je badamy. ...samo słowo "cząstka" jest (lub zacznie być niedługo) archaizmem - nawiązuje do korpuskularności, która jest tylko naszym abstraktem.
Magick, 16 grudnia 2012, 20:15
99,9999999999999999999% to nie 100%. Co tacy naukowcy rozumieją właściwie poprzez pojęcie 'pewność'?
mikroos, 16 grudnia 2012, 20:22
A czy Ty umiesz odróżnić słowo "pewność" w jego rozumieniu słownikowym od rozumienia statystycznego? Nie ma tu żadnego zgrzytu.
mnichv10, 17 grudnia 2012, 07:31
Ja proponuję, żeby przy każdym artykule, w którym pada stwierdzenie, że naukowcy stwierdzają coś, zaznaczać wyraźnie (może w nawiasie?
), że są to NAUKOWCY i można (lub powinno się) założyć, że mają świadomość podważalności każdego odkrycia. Będę powtarzał jak mantrę, że nauka ma to do siebie, że jest z definicji podważalna i tylko naukowiec- ignorant stwierdza coś ze 100% pewnością.
Przemek Kobel, 17 grudnia 2012, 09:57
Faktem jest, że już wiele razy ogłaszano odkrycie wszystkiego, co było do odkrycia. Możliwe, że naukowcy mają rację, ale też że niechcący wykazli koniec możliwości MS.
Jajcenty, 17 grudnia 2012, 10:47
Troszkę zależy. Elektrochemiczne m=kit, jedyne znane mi prawo ilościowe jest jakby stuprocentowe. o klasycznym pv=nrt już tego nie można powiedzieć (nie jest ilościowe) mimo to można powiedzieć na 100% , że oba prawa są prawdziwe. Oczywiście m=kit może okazać się nieprawdziwe, ale wtedy raczej będziemy postulować np. zimną fuzję niż nieprawdziwość m=kit.
mnichv10, 17 grudnia 2012, 12:21
@Jajcenty
Mój wykładowca matematyki powtarzał, że w nauce jest tyle nauki, ile jest w niej matematyki, tylko, że matematyka jest abstrakcyjna i wszystko zależy od punktu widzenia. Z kolei mój matematyk ze szkoły powtarzał, że nie da, to się parasola w d*pie otworzyć, więc każdą teorię też można obalić
rahl, 17 grudnia 2012, 23:44
A co oni tam wiedzą - dopiero raczkują w nauce prymitywy jedne. Ja się pytam gdzie cząstki Omega, chronotony i cała reszta ??
Piotr_, 20 grudnia 2012, 15:03
Nie wiem, co z chronotronami i całą resztą, ale cząstka omega istnieje, a ludzkość po raz pierwszy spotkała się z nią w 1963r. (na 99,99999,,,%).
Ale może to było tylko przywidzenie?
P_.
madan, 3 lutego 2013, 20:43
A jeśli w rzeczywistości bozon H nie szostał odkryty (lub w ogóle nie istnieje)? To prawdopodobieństwo jest inne? To dosyć naciagana historia. Sądzę, że chodzi tu nie tyle o pole Higgsa, co o (nie znane nam jeszcze) reguły wyboru określające strukturę cząstek. By je poznać, trzeba zmienić front.