Otvara se novo poglavlje fizike: CERN na tragu čestica koje još niko nije otkrio

Naučnici predvođeni istraživačima povezanima sa Univerzitetom u Kembridžu pronašli su prve dokaze o izuzetno retkoj interakciji subatomskih čestica, koristeći eksperiment LHCb u Velikom hadronskom sudaraču (LHC) Evropske organizacije za nuklearna istraživanja (CERN), na granici Švajcarske i Francuske, u blizini Ženeve.

Rezultat, predstavljen 3. novembra 2026. godine, predstavlja važan korak u istraživanju koje traje duže od četiri decenije i mogao bi da otvori vrata proučavanju takozvanog "zeptosvemira" - neistraženog sveta na izuzetno malim dimenzijama, u kojem bi se mogli kriti do sada nepoznati delovi materije i sile prirode.

Reč je o procesu koji se, prema teorijskim predviđanjima, događa svega jednom na približno deset milijardi čestica određene vrste. Naučnici su prvi put uspeli da pronađu dokaze o ovom izuzetno retkom raspadu u okviru jednog eksperimenta, ali rezultat još nije dovoljno statistički značajan da bi bio proglašen konačnim naučnim otkrićem.

Istraživanje bi moglo da pomogne fizičarima da bolje razumeju osnovne zakone koji upravljaju Univerzumom i da otvore nove mogućnosti u potrazi za česticama koje još nisu direktno otkrivene.

Šta je zeptosvemir i kako su naučnici došli do važnog otkrića?

Pojam zeptosvemir (zeptoverse) koristi se za opisivanje izuzetno malih razmera prirode, reda veličine jednog zeptometra, odnosno 10 na minus 21 metar. To je približno 100 milijardi puta manje od veličine atoma. Na toj skali fizičari tragaju za mogućim postojanjem novih čestica i sila koje bi mogle da pomognu u objašnjavanju načina na koji funkcioniše univerzum.

Da bi proučavali takve pojave, naučnici koriste Veliki hadronski sudarač, koji ubrzava i sudara čestice pri izuzetno visokim energijama. Detektori zatim beleže tragove i produkte tih sudara, na osnovu kojih istraživači rekonstruišu procese koji se odvijaju na subatomskom nivou.

Jedan od najvažnijih instrumenata u ovom istraživanju jeste detektor LHCb, specijalizovan za proučavanje čestica koje sadrže takozvane b-kvarkove, poznate i kao kvarkovi lepote.

Istraživanje je bilo usmereno na veoma redak raspad neutralnog mezona B⁰ (Bd), čestice koja sadrži b-kvark i anti-kvark donjeg tipa. Tokom ovog procesa, čestica se raspada na dva miona - subatomske čestice slične elektronima, ali znatno veće mase, pri čemu jedan predstavlja česticu, a drugi njenu antičesticu.

Prema predviđanjima fizičara, ovakav raspad događa se približno jednom na deset milijardi čestica ovog tipa. Upravo zbog njegove izuzetne retkosti, za njegovo registrovanje potrebno je analizirati ogromne količine podataka i izdvojiti veoma slab signal iz mnoštva drugih sudara i procesa.

B-kvarkovi su nestabilne subatomske čestice koje postoje svega oko jedan i po bilioniti deo sekunde pre nego što se raspadnu. Ipak, način na koji se raspadaju može da otkrije tragove delovanja drugih, još nepoznatih čestica, čak i kada one ne mogu direktno da budu registrovane.

Zbog toga je ovo istraživanje važno i za proučavanje mogućih novih oblika materije, uključujući teorije koje bi mogle da doprinesu boljem razumevanju tamne materije. Naučnici, međutim, nisu otkrili tamnu materiju niti je ovaj eksperiment potvrdio njeno postojanje kroz konkretan signal.

Šta rezultati CERN-a zaista znače i da li je otkriće potvrđeno?

Potraga za ovim izuzetno retkim raspadom traje više od 40 godina. Doktor Heri Klif, istraživač Univerziteta u Kembridžu i jedan od rukovodilaca analize, izjavio je za BBC News da naučnici pokušavaju da pronađu ovaj proces još od 1984. godine.

"Fizičari tragaju za ovom retkom vrstom raspada od 1984. godine, dakle još pre nego što sam se rodio", rekao je Klif.

Govoreći o značaju rezultata, opisao je trenutni napredak kao dolazak do praga nepoznatog sveta.

"Kucamo na vrata zeptosvemira", izjavio je, dodajući da je sledeći cilj da naučnici uđu u taj neistraženi prostor, otkriju šta se u njemu nalazi i utvrde koje bi nove čestice mogle da postoje. Za to će, kako je naglasio, biti potrebno još podataka.

Profesor Brajan Koks, fizičar čestica sa Univerziteta u Mančesteru, takođe je ocenio da je reč o značajnom rezultatu.

Ipak, važno je razlikovati prve naučne dokaze od zvanično potvrđenog otkrića. Statistička značajnost rezultata dostigla je 3,2 sigme, što je iznad praga od tri sigme koji se u fizici čestica smatra nivoom dokaza za postojanje određenog fenomena. Za zvaničnu potvrdu otkrića obično je potrebno pet sigma.

Prema objašnjenju CERN-a, podaci prikupljeni eksperimentom LHCb tokom 2024. i 2025. godine sami su dostigli statističku značajnost od tri sigme. Kada su kombinovani sa ranijim podacima iz perioda od 2011. do 2018. godine, nivo značajnosti porastao je na 3,2 sigme.

Drugim rečima, naučnici su prvi put dobili dovoljno snažan signal da govore o dokazima za ovaj izuzetno redak raspad, ali je potrebno dodatno istraživanje kako bi se rezultat potvrdio na nivou od pet sigma. U trenutku predstavljanja rezultata, naučni rad još nije prošao nezavisnu stručnu recenziju (peer review).

Važno je i to što su dobijeni rezultati u skladu sa predviđanjima Standardnog modela fizike čestica, teorije koja opisuje osnovne sastavne delove materije i njihove međusobne interakcije. To znači da za sada nema dokaza o odstupanju koje bi nedvosmisleno ukazivalo na postojanje nove fizike.

Šta je sledeći korak u istraživanju zeptosvemira?

Naučnici se nadaju da će u narednim godinama prikupiti znatno više podataka, što bi omogućilo preciznije proučavanje ovakvih retkih raspada i proveru mogućeg postojanja do sada nepoznatih čestica.

Jedan od najvažnijih koraka već je napravljen modernizacijom detektora LHCb, koja je omogućila prikupljanje podataka pet puta brže nego u periodu od 2010. do 2018. godine. Poboljšane mogućnosti razlikovanja čestica, zajedno sa primenom tehnika mašinskog učenja, pomogle su istraživačima da izdvoje retke signale iz ogromne količine podataka.

Planirana je i nova, velika nadogradnja detektora LHCb, koja bi trebalo da bude instalirana tokom dugog prekida rada akceleratora 2034. i 2035. godine. Početak prikupljanja podataka u unapređenom eksperimentu predviđen je za 2036. godinu, što bi trebalo da omogući znatno detaljnije proučavanje retkih procesa.

Cilj istraživača je da utvrde da li se ponašanje čestica u potpunosti uklapa u predviđanja Standardnog modela ili postoje odstupanja koja bi mogla da ukažu na nove fizičke procese.

"Tako ćemo moći da prodremo u zeptosvemir i vidimo šta nas tamo čeka", poručio je Klif.

Iako mnoga pitanja o tamnoj materiji, nepoznatim česticama i sastavu univerzuma i dalje nemaju odgovor, ovo istraživanje predstavlja važan korak u njihovom razumevanju. Naučnici se nadaju da će naredni eksperimenti omogućiti još dublje istraživanje najmanjih razmera prirode i otkriti šta se krije iza granica dosadašnjeg naučnog znanja.