Głównym bohaterem opisanego właśnie eksperymentu jest kaon, niezwykle interesująca cząstka będąca częścią Modelu Standardowego. Zgodnie z nim kaon jest cząstką składającą się z dwóch kwarków (protony i neutrony składają się zawsze z trzech kwarków), górnego i antygórnego, dziwnego i antydziwnego.
Od strony teoretycznej kaon może rozpadać się w zderzeniu na pion oraz neutrino i antyneutrino. Problem w tym, że model wskazuje, iż do takiego rozpadu dochodzi zaledwie w jednym przypadku na dziesięć miliardów kaonów. To małe prawdopodobieństwo zajścia takiego zdarzenia nigdy nie odstraszało naukowców. W ramach eksperymentu NA62 fizycy pracujący w CERN latami zderzali ze sobą protony z nieruchomym celem, starając się wyłapać w szczątkach kaony i uważnie obserwować ich zachowanie.
Już w 2020 roku pojawiły się pierwsze dowody na to, że w zderzeniach udało się zaobserwować opisywany powyżej niezwykle rzadki rozpad kaonu na pion i parę neutrino-antyneutrino. Do pewności jednak podówczas było jeszcze daleko. Dopiero najnowsze badania pozwoliły osiągnąć poziom odkrycia 5-sigma, a więc pewność, że błąd statystyczny takiego odkrycia wynosi 0,00006%.
Czytaj także: Nowe cząstki elementarne? Naukowcy z CERN na coś trafili
Mamy zatem pewność, że do takich zderzeń i do takich rozpadów dochodzi. Oczywiście, jest to bardzo ważne osiągnięcie w dziedzinie fizyki cząstek. Nie to jednak jest najciekawszym wynikiem eksperymentu NA62. Badacze wykazali bowiem, że choć Model Standardowy przewiduje, iż do takiego rozpadu dochodzi raz na 10 miliardów przypadków, to eksperymenty wskazują na coś innego. Pomiary wykonane w środowisku eksperymentalnym wskazują bowiem, że do rozpadu kaonu na pion i neutrino-antyneutrino dochodzi w 13 przypadkach na 100 miliardów.
Różnica może wydawać się niewielka, jednak w tym przypadku wskazuje na pewne nieścisłości, które mogą mieć bardzo poważne konsekwencje.
O ile bowiem Model Standardowy szczegółowo opisuje rzeczywistość w sposób naprawdę precyzyjny, to jednak wciąż ma pewne luki. Na podstawie tego modelu nie da się bowiem wyjaśnić takich aspektów rzeczywistości jak istnienie ciemnej materii czy chociażby rozbieżności między ilością materii i antymaterii we wszechświecie. Siłą rzeczy fizycy zakładają, że model ten wciąż wymaga rozszerzenia i uzupełnienia. Możliwe zatem, że wciąż jakichś cząstek nie udało się odkryć i mamy jeszcze przed sobą bardzo ważne, a być może przełomowe odkrycia. Subtelna rozbieżność między modelem a wynikami eksperymentu NA62 może właśnie wynikać z obecności jakichś jeszcze niepoznanych cząstek elementarnych, które wpływają na nadmiarową częstotliwość rozpadu kaonu na pion i parę neutrino-antyneutrino.
Czytaj także: Pierwsza taka obserwacja w historii. Informacje na temat tych cząstek pojawiły się niemal 60 lat temu
Wyjaśnienie tej zagadki będzie zadaniem niezwykle trudnym, bowiem odkrycie potencjalnie nowych cząstek będzie wymagało poszukiwania procesów, które zachodzą raz na sto miliardów przypadków. Odkrycie i potwierdzenie rozpadu kaonu wymagało 10 lat intensywnej pracy. Można się spodziewać, że uzupełnienie wiedzy o wyjaśnienie występującej przy tym anomalii może zająć jeszcze więcej czasu. Z drugiej strony poznawanie rzeczywistości na poziomie cząstek elementarnych trwa już od wielu dekad. Nie ma zatem powodu, aby teraz się zniechęcać. Jakby nie patrzeć, nagroda czeka na nas ogromna — wiedza o tym, z czego tak naprawdę składa się wszechświat, włącznie z nami samymi.
