Fyzici studovali výsledky urychlovače Tevatron po dobu 10 let a dospěli k závěru, že experimentální
Co se stalo?
W-boso je základní částice, která nese slabou jadernou sílu. Ukázalo se, že je mnohem těžší než podle Standardního modelu fyziky.
Mezi teoretickými a experimentálními daty byl zjištěn rozdíl 0,09 %. Zdá se, že je to malé, ale tato chyba je mnohem větší než standardní - 0,01%.
To je neuvěřitelně důležitá informace pro všechny fyziky.světě, říká Florencia Canelli, fyzička na univerzitě v Curychu. Pokud se získaná data potvrdí v dalších experimentech, pak se ukáže první vážný rozpor se Standardním modelem fyziky – to je teorie, která popisuje všechny částice, které tvoří hmotu, a všechny zásadní interakce, kromě gravitace.
Ano, standardní model nefunguje pro každéhoprocesy. Pokud se tedy objeví alespoň jedna závažná nesrovnalost, bude nutné model změnit. Existují ale fyzici, kteří jsou k výsledkům experimentu opatrní.
Generování měření hmotnosti W-bosonu na základěexperimentální data jsou velmi složitý proces, pečlivě bych interpretoval existující rozpor se Standardním modelem, říká Matthias Schott, fyzik z Johannes Gutenberg University. Věří, že fyzici musí co nejpřesněji pochopit, proč k takovým nesrovnalostem došlo.
Co víme o W-bosonu?
Částice byla objevena v roce 1983. Tehdejší experimenty vypočítaly, že W boson váží 85 protonů. Chyba této hodnoty byla 5 % nebo více, protože bylo obtížné vypočítat hmotnost.
Z-boson a W-boson se podílejí na většině z nichjaderné reakce, zejména termonukleární fúze, ke které dochází na Slunci. Bosony W a Z nesou slabou jadernou sílu, jednu ze čtyř základních přírodních sil. W-boson je studován v urychlovačích, kde jsou produkovány částice a poté stlačovány dohromady vysokou energií. Částice mohou být při svém rozpadu fixovány na poddruh elektronů nebo na miony a neutrina. Neutrino zmizí beze stopy, ale elektron a mion lze vysledovat.
Během procesu chátrání většina původníchHmotnost W bosonu se přemění na energii nových částic. Pokud fyzici dokážou změřit tuto energii a také určit, jak se částice rozpadají, budou schopni určit hmotnost W bosonu. Ale pokud nelze sledovat akce neutrin, pak není možné přesně říci, jaká část energie elektronu nebo mionu je spojena s hmotou a jaká část je spojena s hybností.
Co udělali autoři nového díla?
V článku publikovaném v časopise Science,Výzkumníci hlásí téměř deset let analýzy dat shromážděných pomocí urychlovače částic Tevatron. Tato měření jsou podle autorů přesnější než všechna ostatní dohromady. Autoři vypočítali, že hmotnost W-bosonu je asi 157 tisíckrát větší než hmotnost elektronu. Díky novému měření lze otestovat relevanci Standardního modelu fyziky.
Co je nová fyzika?
Toto je jméno dané fyzikálním zákonům, kteréjít nad rámec standardního modelu. A nové dílo není prvním náznakem takové fyziky. Podobná situace nastala u experimentu v roce 2021 s mionem-g2. Ale přesnost této práce byla výrazně nižší než nové výsledky.
Hmotnost bosonu W byla vyšší, než se očekávalo, až o sedm standardních odchylek, což znamená, že pravděpodobnost, že jde o nehodu, je asi jedna ku bilionu.
„Tato dimenze je nejvýznamnějšíodchylka od základní předpovědi Standardního modelu je více, než kdy vědci zaznamenali. Takže si myslím, že je to náznak toho, že ještě plně nerozumíme slabé jaderné síle nebo všem částicím, které tuto sílu zažívají,“ řekl Ashutosh Kotwal, profesor z Duke University.
Co změní nový objev ve fyzice?
Důsledky tohoto objevu teprve přijdouúplně pochopit. Standardní model lze jednoduše upravit tak, aby odpovídal novým měřením. Autoři práce se ale domnívají, že jsou svědky počátku změny paradigmatu a vzniku dříve neznámé fyziky.
Prvním důležitým krokem na cestě je získánínezávislé potvrzení. Nyní se 400 vědců, kteří pracovali na experimentu, schází s dalšími fyziky, aby analyzovali výsledek, aby pochopili, kam jít dál. Velký hadronový urychlovač v CERNu sbírá data o W-bosonu a mohl by být použit pro nové experimenty.
"Pokud postavíme nový elektron-pozitron."urychlovač, bude také schopen velmi přesně změřit hmotnost W-bosonu. Kromě toho Large Hadron Collider a menší specializované experimenty měří nové částice a jejich interakce s vysokou přesností. Pokud existuje nová fyzika, pak ji bude možné pozorovat v těchto experimentech,“ vysvětlil profesor Kotwal.
Přečtěte si více:
Po deseti letech práce vědci zpochybnili standardní model fyziky
Uvnitř Země je další „planeta“: jak zachránila rodící se život
Staré buňky byly přeprogramovány a staly se o 30 let mladšími: jak to funguje