W rewolucyjnych badaniach przeprowadzonych w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) naukowcy podjęli się wyzwania sprawdzenia, czy najcięższe cząstki elementarne, czyli kwarki t, zachowują się zgodnie z przewidywaniami szczególnej teorii względności opracowanej przez Alberta Einsteina. Używając zaawansowanego detektora CMS, uczeni próbowali obalić bądź potwierdzić kluczowy element tej teorii – symetrię Lorenza, która sugeruje, że prędkość światła pozostaje stała, niezależnie od kierunku, w którym jest mierzona.

Niektóre teorie, w tym niektóre z modeli teorii strun, sugerują, że w warunkach ekstremalnych, takich jak te wytwarzane podczas zderzeń protonów, szczególna teoria względności może przestać obowiązywać. Teorie te przewidują, że efekt ten może prowadzić do widocznych niezgodności nawet przy niskich energiach, używanych w eksperymentach LHC.

Zespół stojący za detektorem CMS postanowił przeanalizować, czy zmieniająca się orientacja Ziemi w czasie obrotu wokół własnej osi mogłaby wpływać na tempo produkcji par kwarków t. Jeśli symetria Lorenza zostałaby naruszona, można byłoby zauważyć zmiany w liczbie tworzonych kwarków t w zależności od godziny dnia.

Z danych z drugiej kampanii badawczej LHC, która odbyła się w latach 2015-2018, wynika, że tempo produkcji kwarków t w eksperymentach było stałe. Oznacza to, że symetria Lorenza pozostaje nienaruszona, co stanowi mocne wsparcie dla szczególnej teorii względności.

Ekspertom udało się już zyskać cenne dane, które posłużą jako fundament do dalszych badań nad potencjalnym łamaniem symetrii Lorenza w nadchodzącej trzeciej kampanii naukowej LHC (2022-2026). Wyniki te otwierają również nowe możliwości dla badania innych zjawisk zachodzących w akceleratorze, w których uczestniczą cząstki takie jak bozony Higgsa oraz bozony W i Z, potwierdzając, że LHC nadal jest jednym z najważniejszych narzędzi w badaniu fundamentalnych zasad rządzących wszechświatem.

Czy to oznacza, że Einstein miał rację? A może to dopiero początek końca jego teorii? Dalsze badania na pewno dostarczą fascynujących odpowiedzi!