Οι σπάνιες διασπάσεις σωματιδίων μπορούν να μας δώσουν μια μοναδική ματιά στις υποατομικές διαδικασίες που διαφεύγουν της άμεσης παρατήρησης ακόμα και των πιο ισχυρών επιταχυντών σωματιδίων στη Γη. Η παρατήρηση των σπάνιων διασπάσεων μπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις για την φύση της σκοτεινής ύλης και ενέργειας, να ρίξει φως στην εξέλιξη του νεαρού σύμπαντος και να εξηγήσει τις λεπτές διαφορές μεταξύ ύλης και αντιύλης.

Όταν ένα ασταθές σωματίδιο διασπάται σε ελαφρύτερα, κάθε πιθανό αποτέλεσμα έχει μια συγκεκριμένη πιθανότητα να προκύψει, αντίστοιχη με την πιθανότητα να φέρει κάποιος όλο εξάρες σε ένα παιχνίδι με ζάρια. Μια σπάνια διάσπαση αντιστοιχεί σε ένα αποτέλεσμα στο οποίο όλα τα ζάρια μένουν μετέωρα σε μια από τις ακμές τους.

Οι επιστήμονες πρέπει να ψάξουν μεταξύ των αποτελεσμάτων δισεκατομμυρίων, ή και παραπάνω, διασπάσεων για να βρουν τις σπάνιες περιπτώσεις που μπορεί να προέκυψαν λόγω της κρυμμένης επιρροής νέων δυνάμεων. Ψάχνουν για το ζάρι που στάθηκε στην ακμή του - το αποτέλεσμα μιας διαδικασίας που μοιάζει αδύνατη, όπως η μετατροπή ενός μιονίου κατευθείαν σε ηλεκτρόνιο. Θεωρίες όπως της υπερσυμμετρίας υποστηρίζουν ότι μια τέτοια μετατροπή μπορεί να συμβεί.

Η έρευνα για τέτοιες σπάνιες διασπάσεις χρειάζεται επιταχυντές υψηλής πυκνότητας που παράγουν τεράστιους αριθμούς σωματιδίων - όσο περισσότερα, τόσο το καλύτερο. Τα μιόνια και τα καόνια συγκεκριμένα έχουν σχετικά μεγάλο χρόνο ζωής που είναι πιο πιθανό να επιτρέπουν σε κρυμμένες δυνάμεις να αλλάξουν δραματικά τα αποτελέσματα των διασπάσεών τους. Εξερευνώντας τις διασπάσεις τους, μπορούμε να αποκαλύψουμε τα μυστικά του κβαντικού σύμπαντος.

Robert Tschirhart, Fermi National Accelerator Laboratory

Μετάφραση: Άρης Χατζηχρήστος