Οι φυσικοί μελέτησαν τα αποτελέσματα του επιταχυντή Tevatron για 10 χρόνια και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η πειραματική
Τι συνέβη;
Το W-boso είναι το θεμελιώδες σωματίδιο που φέρει την ασθενή πυρηνική δύναμη. Αποδείχθηκε ότι ήταν πολύ πιο βαρύ από ό,τι σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής.
Διαπιστώθηκε διαφορά 0,09% μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών δεδομένων. Φαίνεται ότι αυτό είναι μικρό, αλλά αυτό το σφάλμα είναι πολύ μεγαλύτερο από το τυπικό - 0,01%.
Αυτή είναι μια απίστευτα σημαντική πληροφορία για όλους τους φυσικούς.κόσμο, λέει η Florencia Canelli, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης. Εάν τα δεδομένα που ελήφθησαν επιβεβαιωθούν σε άλλα πειράματα, τότε θα αποδειχθεί η πρώτη σοβαρή ασυμφωνία με το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής - αυτή είναι μια θεωρία που περιγράφει όλα τα σωματίδια που αποτελούν την ύλη και όλες τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα.
Ναι, το τυπικό μοντέλο δεν λειτουργεί για όλουςδιαδικασίες. Επομένως, εάν εμφανιστεί τουλάχιστον μία σοβαρή ασυνέπεια, τότε το μοντέλο θα πρέπει να αλλάξει. Υπάρχουν όμως φυσικοί που είναι επιφυλακτικοί σχετικά με τα αποτελέσματα του πειράματος.
Δημιουργία μετρήσεων μάζας W-μποζονίου με βάσηΤα πειραματικά δεδομένα είναι μια πολύ περίπλοκη διαδικασία, θα ερμήνευα προσεκτικά την υπάρχουσα ασυμφωνία με το Καθιερωμένο Μοντέλο, λέει ο Matthias Schott, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg. Πιστεύει ότι οι φυσικοί πρέπει να κατανοήσουν όσο το δυνατόν ακριβέστερα γιατί συνέβησαν τέτοιες αποκλίσεις.
Τι γνωρίζουμε για το W-μποζόνιο;
Το σωματίδιο ανακαλύφθηκε το 1983. Τα πειράματα εκείνη την εποχή υπολόγισαν ότι το μποζόνιο W ζύγιζε 85 πρωτόνια. Το σφάλμα αυτής της τιμής ήταν 5% ή περισσότερο, καθώς ήταν δύσκολο να υπολογιστεί η μάζα.
Ζ-μποζόνιο και W-μποζόνιο εμπλέκονται στα περισσότερα από ταπυρηνικές αντιδράσεις, ειδικότερα, στη θερμοπυρηνική σύντηξη, που συμβαίνει στον Ήλιο. Τα μποζόνια W και Z φέρουν την ασθενή πυρηνική δύναμη, μια από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης. Το W-μποζόνιο μελετάται σε επιταχυντές, όπου παράγονται σωματίδια και στη συνέχεια ωθούνται μαζί με υψηλή ενέργεια. Τα σωματίδια μπορούν να σταθεροποιηθούν κατά τη διάσπασή τους σε ένα υποείδος ηλεκτρονίων ή σε μιόνια και νετρίνα. Το νετρίνο εξαφανίζεται χωρίς ίχνος, αλλά το ηλεκτρόνιο και το μιόνιο μπορούν να εντοπιστούν.
Κατά τη διαδικασία της αποσύνθεσης, τα περισσότερα από τα πρωτότυπαΗ μάζα του μποζονίου W μετατρέπεται σε ενέργεια νέων σωματιδίων. Εάν οι φυσικοί μπορούν να μετρήσουν αυτή την ενέργεια και επίσης να προσδιορίσουν πώς διασπώνται τα σωματίδια, θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν τη μάζα του μποζονίου W. Αλλά εάν οι ενέργειες των νετρίνων δεν μπορούν να παρακολουθηθούν, τότε είναι αδύνατο να πούμε ακριβώς ποιο μέρος της ενέργειας ενός ηλεκτρονίου ή μιονίου σχετίζεται με τη μάζα και ποιο μέρος σχετίζεται με την ορμή.
Τι έκαναν οι συγγραφείς του νέου έργου;
Σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science,Οι ερευνητές αναφέρουν σχεδόν μια δεκαετία ανάλυσης δεδομένων που συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας τον επιταχυντή σωματιδίων Tevatron. Αυτές οι μετρήσεις, σύμφωνα με τους συγγραφείς, είναι πιο ακριβείς από όλες τις άλλες μαζί. Οι συγγραφείς υπολόγισαν ότι η μάζα του W-μποζονίου είναι περίπου 157 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Χάρη στη νέα μέτρηση, μπορεί να ελεγχθεί η συνάφεια του Καθιερωμένου Μοντέλου της Φυσικής.
Τι είναι η νέα φυσική;
Αυτό είναι το όνομα που δίνεται στους φυσικούς νόμους πουυπερβείτε το τυπικό μοντέλο. Και το νέο έργο δεν είναι ο πρώτος υπαινιγμός μιας τέτοιας φυσικής. Μια παρόμοια κατάσταση συνέβη με το πείραμα το 2021 με το muon-g2. Αλλά η ακρίβεια αυτής της εργασίας ήταν σημαντικά χαμηλότερη από τα νέα αποτελέσματα.
Η μάζα του μποζονίου W ήταν μεγαλύτερη από την αναμενόμενη κατά επτά τυπικές αποκλίσεις, πράγμα που σημαίνει ότι η πιθανότητα να πρόκειται για ατύχημα είναι περίπου μία στο τρισεκατομμύριο.
«Αυτή η διάσταση είναι η πιο σημαντικήαπόκλιση από τη θεμελιώδη πρόβλεψη του Καθιερωμένου Μοντέλου, είναι περισσότερο από ό,τι έχουν καταγράψει οι επιστήμονες. Οπότε νομίζω ότι είναι ένας υπαινιγμός ότι δεν καταλαβαίνουμε ακόμη πλήρως την αδύναμη πυρηνική δύναμη ή όλα τα σωματίδια που βιώνουν αυτή τη δύναμη», δήλωσε ο Ashutosh Kotwal, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Duke.
Τι θα αλλάξει η νέα ανακάλυψη στη φυσική;
Οι συνέπειες αυτής της ανακάλυψης δεν έχουν ακόμη έρθεινα καταλάβω πλήρως. Κάποιος θα μπορούσε απλώς να προσαρμόσει το Καθιερωμένο Μοντέλο για να ταιριάζει στις νέες μετρήσεις. Αλλά οι συγγραφείς του έργου πιστεύουν ότι είναι μάρτυρες της αρχής μιας αλλαγής παραδείγματος και της εμφάνισης της προηγουμένως άγνωστης φυσικής.
Το πρώτο σημαντικό βήμα στην πορεία είναι να φτάσουμεανεξάρτητη επιβεβαίωση. Τώρα οι 400 επιστήμονες που εργάστηκαν στο πείραμα συγκεντρώνονται με άλλους φυσικούς για να αναλύσουν το αποτέλεσμα προκειμένου να καταλάβουν πού να προχωρήσουν στη συνέχεια. Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN συλλέγει δεδομένα για το W-μποζόνιο και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για νέα πειράματα.
«Αν κατασκευάσουμε ένα νέο ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιοεπιταχυντή, θα είναι επίσης σε θέση να μετρήσει με μεγάλη ακρίβεια τη μάζα του W-μποζονίου. Επιπλέον, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων και τα μικρότερα εξειδικευμένα πειράματα μετρούν νέα σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους με μεγάλη ακρίβεια. Εάν υπάρχει μια νέα φυσική, τότε θα είναι δυνατή η παρατήρησή της σε αυτά τα πειράματα», εξήγησε ο καθηγητής Kotwal.
Διαβάστε περισσότερα:
Μετά από δέκα χρόνια εργασίας, οι επιστήμονες αμφισβήτησαν το τυπικό μοντέλο της φυσικής
Υπάρχει ένας άλλος «πλανήτης» μέσα στη Γη: πώς έσωσε την εκκολαπτόμενη ζωή
Παλιά κύτταρα επαναπρογραμματίστηκαν και έγιναν 30 χρόνια νεότερα: πώς λειτουργεί