Świat nauki obiegła niedawno niezwykła wiadomość z CERN-u. Naukowcom po raz pierwszy udało się zaobserwować proces, w którym dwa fotony zderzające się w akceleratorze cząstek przekształcają się w dwie cząstki elementarne zwane taonami. To przełomowe odkrycie, które może otworzyć nowe perspektywy w badaniach nad fundamentalnymi budulcami materii.

Taony należą do grupy leptonów - cząstek elementarnych, które wraz z kwarkami tworzą materię otaczającego nas świata. Te niezwykle krótkotrwałe cząstki zostały odkryte pod koniec lat 70. ubiegłego wieku, a ich związane z nimi neutrino - neutrino tauonowe - zarejestrowano dopiero w 2000 roku. Dotychczas taony stanowiły bardzo trudny obiekt badań ze względu na swoją niestabilność - rozpadają się one bowiem zaledwie po 290 kwintylionowych sekundach. W porównaniu z lepiej poznanymi elektronami i mionami, wiedza na temat właściwości taonów była dość ograniczona.

Przełomowe odkrycie dokonane przez naukowców z CERN-u może to zmienić. Dzięki wyjątkowej precyzji detektora CMS udało im się po raz pierwszy zaobserwować proces, w którym dwa fotony (cząstki światła) przekształcają się w dwa taony. Następnie te krótkotrwałe cząstki rozpadają się na miony, elektrony lub piony, uwalniając także neutrina. 

Dotychczas takie zjawisko obserwowano jedynie podczas zderzeń jąder ołowiu, teraz naukowcom udało się je zarejestrować również w trakcie zderzeń protonów. "To wyjątkowe osiągnięcie, które pozwoli na przeprowadzenie wielu przełomowych pomiarów" - cieszy się Michael Pitt z zespołu analityków CMS.

Równie istotnym efektem tego odkrycia są najbardziej precyzyjne do tej pory pomiary anomalnego momentu magnetycznego taonów. W porównaniu z wcześniejszymi badaniami, margines błędu tych pomiarów został zmniejszony aż 7-krotnie. "To naprawdę ekscytujące, że w końcu możemy zbliżyć się do określenia podstawowych właściwości taonu" - mówi Izaak Neuteling z zespołu analityków CMS. Jego kolega Xuelong Quin dodaje, że na poprawienie precyzji pomiarów trzeba było czekać ponad 20 lat.

Anomalny moment magnetyczny to jedno z kluczowych pojęć w fizyce cząstek elementarnych. Opisuje on dodatkowy moment magnetyczny cząstki, który nie wynika bezpośrednio z jej ładunku elektrycznego i masy. Moment ten jest niezwykle precyzyjnie mierzony dla elektronu, stanowiąc jedną z najlepiej poznanych właściwości w całej fizyce cząstek. Z kolei anomalny moment magnetyczny mionu jest przedmiotem intensywnych badań, gdyż jego wartość odbiega od przewidywań Modelu Standardowego.

Nowe, dokładniejsze pomiary anomalnego momentu magnetycznego taonów mogą zatem rzucić nowe światło na nasz obecny model opisu budowy materii. Jeśli okaże się, że wartość tego parametru również odbiega od teoretycznych przewidywań, może to sugerować istnienie nowych, nieznanych dotąd oddziaływań lub cząstek elementarnych. To z kolei mogłoby doprowadzić do konieczności modyfikacji lub uzupełnienia Modelu Standardowego - fundamentalnej teorii opisującej podstawowe składniki materii i siły rządzące nimi.

Odkrycie to jest niewątpliwie wielkim sukcesem naukowców z CERN-u. Pokazuje ono, jak wiele wciąż pozostaje do zbadania w świecie cząstek elementarnych, a jednocześnie otwiera nowe perspektywy dla dalszych, przełomowych odkryć. Być może już niebawem uda się wyjaśnić tajemnice związane z tą niezwykłą cząstką, jaką jest taon.