Les physiciens ont étudié les résultats du collisionneur Tevatron pendant 10 ans et sont arrivés à la conclusion que les résultats expérimentaux
Que s'est-il passé?
Le W-boso est la particule fondamentale qui porte la force nucléaire faible. Il s'est avéré être beaucoup plus lourd que selon le modèle standard de la physique.
Une différence de 0,09 % a été constatée entre les données théoriques et expérimentales. Il semble que cela soit faible, mais cette erreur est beaucoup plus grande que l'erreur standard - 0,01 %.
C'est une information extrêmement importante pour tous les physiciens.monde, explique Florencia Canelli, physicienne à l'Université de Zurich. Si les données obtenues sont confirmées dans d'autres expériences, alors la première divergence sérieuse avec le modèle standard de physique se révélera - il s'agit d'une théorie qui décrit toutes les particules qui composent la matière et toutes les interactions fondamentales, à l'exception de la gravité.
Oui, le modèle standard ne fonctionne pas pour tout le mondeprocessus. Par conséquent, si au moins une incohérence grave apparaît, le modèle devra être modifié. Mais il y a des physiciens qui sont prudents quant aux résultats de l'expérience.
Génération de mesures de masse du boson W basées surLes données expérimentales sont un processus très complexe, j'interpréterais soigneusement l'écart existant avec le modèle standard, explique Matthias Schott, physicien à l'université Johannes Gutenberg. Il estime que les physiciens doivent comprendre aussi précisément que possible pourquoi de telles divergences se sont produites.
Que savons-nous du boson W ?
La particule a été découverte en 1983. Les expériences de l'époque calculaient que le boson W pesait 85 protons. L'erreur de cette valeur était de 5% ou plus, car il était difficile de calculer la masse.
Le boson Z et le boson W sont impliqués dans la plupart desréactions nucléaires, en particulier dans la fusion thermonucléaire, qui se produit sur le Soleil. Les bosons W et Z sont porteurs de la force nucléaire faible, l'une des quatre forces fondamentales de la nature. Le boson W est étudié dans les collisionneurs, où les particules sont produites puis poussées ensemble à haute énergie. Les particules peuvent être fixées lors de leur désintégration en une sous-espèce d'électrons, ou en muons et neutrinos. Le neutrino disparaît sans laisser de trace, mais l'électron et le muon peuvent être suivis.
Au cours du processus de décomposition, la plupart des éléments originauxLa masse du boson W est convertie en énergie de nouvelles particules. Si les physiciens peuvent mesurer cette énergie et également déterminer comment les particules se désintègrent, ils pourront déterminer la masse du boson W. Mais si les actions des neutrinos ne peuvent pas être suivies, il est alors impossible de dire exactement quelle partie de l’énergie d’un électron ou d’un muon est associée à la masse et quelle partie est associée à l’impulsion.
Qu'ont fait les auteurs de la nouvelle œuvre ?
Dans un article publié dans la revue Science,Les chercheurs rapportent près d'une décennie d'analyse des données recueillies à l'aide de l'accélérateur de particules Tevatron. Ces mesures, selon les auteurs, sont plus précises que toutes les autres réunies. Les auteurs ont calculé que la masse du boson W est environ 157 000 fois supérieure à la masse de l'électron. Grâce à la nouvelle mesure, la pertinence du modèle standard de la physique peut être testée.
Qu'est-ce que la nouvelle physique ?
C'est le nom donné aux lois physiques quialler au-delà du modèle standard. Et ces nouveaux travaux ne sont pas le premier indice d’une telle physique. Une situation similaire s’est produite avec l’expérience de 2021 avec muon-g2. Mais la précision de ce travail était nettement inférieure à celle des nouveaux résultats.
La masse du boson W était plus élevée que prévu de sept écarts-types, ce qui signifie que la probabilité qu'il s'agisse d'un accident est d'environ un sur mille milliards.
"Cette dimension est la plus importanteécart par rapport à la prédiction fondamentale du modèle standard, c'est plus que ce que les scientifiques ont jamais enregistré. Je pense donc que c'est un indice que nous ne comprenons pas encore pleinement la force nucléaire faible, ou toutes les particules qui subissent cette force", a déclaré Ashutosh Kotwal, professeur à l'Université Duke.
Que va changer la nouvelle découverte en physique ?
Les conséquences de cette découverte sont encore à venirpour comprendre complètement. On pourrait simplement ajuster le modèle standard pour l'adapter aux nouvelles mesures. Mais les auteurs des travaux estiment être témoins du début d’un changement de paradigme et de l’émergence d’une physique jusqu’alors inconnue.
La première étape importante sur le chemin consiste à obtenirattestation indépendante. Maintenant, les 400 scientifiques qui ont travaillé sur l'expérience se réunissent avec d'autres physiciens pour analyser le résultat afin de comprendre où aller ensuite. Le Grand collisionneur de hadrons du CERN recueille des données sur le boson W et pourrait être utilisé pour de nouvelles expériences.
« Si nous construisons un nouvel électron-positoncollisionneur, il sera également capable de mesurer très précisément la masse du boson W. De plus, le Large Hadron Collider et des expériences spécialisées plus petites mesurent les nouvelles particules et leurs interactions avec une grande précision. S'il y a une nouvelle physique, alors il sera possible de l'observer dans ces expériences », a expliqué le professeur Kotwal.
Lire la suite:
Après dix ans de travail, les scientifiques ont remis en question le modèle standard de la physique
Il y a une autre "planète" à l'intérieur de la Terre : comment elle a sauvé la vie naissante
Les vieilles cellules ont été reprogrammées et elles sont devenues 30 ans plus jeunes : comment ça marche