Физики 10 лет изучали результаты работы коллайдера «Тэватрон» и пришли к выводу, что экспериментальное
O que aconteceu?
O W-boso é a partícula fundamental que carrega a força nuclear fraca. Acabou sendo muito mais pesado do que de acordo com o Modelo Padrão da física.
Между теоретическими и экспериментальными данными установлена разница в 0,09%. Кажется, что это мало, но такая погрешность намного больше стандартной — 0,01%.
Esta é uma informação incrivelmente importante para todos os físicos.mundo, diz Florencia Canelli, física da Universidade de Zurique. Se os dados obtidos forem confirmados em outros experimentos, a primeira discrepância séria com o Modelo Padrão da física ocorrerá - esta é uma teoria que descreve todas as partículas que compõem a matéria e todas as interações fundamentais, exceto a gravidade.
Sim, o Modelo Padrão não funciona para todosprocessos. Portanto, se pelo menos uma inconsistência grave aparecer, o modelo terá que ser alterado. Mas há físicos que são cautelosos com os resultados do experimento.
Генерация измерения массы W-бозона на основе экспериментальных данных — это очень сложный процесс, я бы с аккуратностью интерпретировал имеющееся расхождение со Стандартной моделью, говорит Маттиас Шотт, физик из Университета Иоганна Гутенберга. Он считает, что физики должны как можно точнее понять, почему произошли такие расхождения.
O que sabemos sobre o W-boson?
A partícula foi descoberta em 1983. Experimentos na época calcularam que o bóson W pesava 85 prótons. O erro desse valor foi de 5% ou mais, pois era difícil calcular a massa.
Z-boson e W-boson estão envolvidos na maioria dosreações nucleares, em particular, na fusão termonuclear, que ocorre no Sol. Os bósons W e Z carregam a força nuclear fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza. O W-boson é estudado em colisores, onde as partículas são produzidas e então empurradas juntas em alta energia. As partículas podem ser fixadas durante o seu decaimento em uma subespécie de elétrons, ou em múons e neutrinos. O neutrino desaparece sem deixar rastro, mas o elétron e o múon podem ser rastreados.
В процессе распада большая часть изначальной массы W-бозона переходит в энергию новых частиц. Если физикам удастся измерить эту энергию, а также определить, как происходит распад частиц, они смогут определить массу W-бозона. Но если нельзя отследить действия нейтрино, то и невозможно точно сказать, какая часть энергии электрона или мюона связана с массой, а какая — с импульсом.
O que os autores do novo trabalho fizeram?
Em artigo publicado na revista Science,Os pesquisadores relatam quase uma década de análise de dados coletados usando o acelerador de partículas Tevatron. Essas medidas, segundo os autores, são mais precisas do que todas as outras combinadas. Os autores calcularam que a massa do bóson W é cerca de 157 mil vezes maior que a massa do elétron. Graças à nova medição, a relevância do Modelo Padrão da física pode ser testada.
O que é a nova física?
Так называют физические закономерности, которые выходят за рамки Стандартной модели. И новая работа, это не первый намек на такую физику. Аналогичная ситуация произошла с экспериментом в 2021 году с мюоном-g2. Но точность той работы была значительно ниже новых результатов.
A massa do bóson W foi maior do que o esperado em até sete desvios padrão, o que significa que a probabilidade de que isso seja um acidente é de cerca de um em um trilhão.
"Esta dimensão é a mais significativadesvio da previsão fundamental do Modelo Padrão, é mais do que os cientistas já registraram. Então, acho que é uma dica de que ainda não entendemos completamente a força nuclear fraca ou todas as partículas que experimentam essa força", disse Ashutosh Kotwal, professor da Duke University.
O que a nova descoberta mudará na física?
Последствия этого открытия еще предстоит полностью понять. Можно было бы просто настроить Стандартную модель в соответствии с новыми измерениями. Но авторы работы считают, что они свидетели начала смены парадигмы и появления неизвестной ранее физики.
O primeiro passo importante ao longo do caminho é obterconfirmação independente. Agora, os 400 cientistas que trabalharam no experimento estão se reunindo com outros físicos para analisar o resultado e entender para onde ir a seguir. O Large Hadron Collider do CERN está coletando dados sobre o W-boson e pode ser usado para novos experimentos.
“Se construirmos um novo elétron-pósitroncolisor, também será capaz de medir com muita precisão a massa do bóson W. Além disso, o Large Hadron Collider e experimentos especializados menores medem novas partículas e suas interações com alta precisão. Se houver uma nova física, será possível observá-la nesses experimentos”, explicou o professor Kotwal.
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