Fysiker studerade resultaten av Tevatron-kollideren i 10 år och kom till slutsatsen att den experimentella
Vad hände?
W-boso är den fundamentala partikel som bär den svaga kärnkraften. Det visade sig vara mycket tyngre än enligt standardmodellen för fysik.
En skillnad på 0,09 % hittades mellan teoretiska och experimentella data. Det verkar som att detta är litet, men detta fel är mycket större än standarden - 0,01%.
Detta är otroligt viktig information för alla fysiker.världen, säger Florencia Canelli, fysiker vid universitetet i Zürich. Om de erhållna uppgifterna bekräftas i andra experiment, kommer den första allvarliga avvikelsen med standardmodellen för fysik att visa sig - det här är en teori som beskriver alla partiklar som utgör materia, och alla grundläggande interaktioner, förutom gravitationen.
Ja, standardmodellen fungerar inte för allaprocesser. Därför, om minst en allvarlig inkonsekvens förekommer, måste modellen ändras. Men det finns fysiker som är försiktiga med resultaten av experimentet.
Generering av W-boson massmätningar baserat påexperimentella data är en mycket komplex process, jag skulle noggrant tolka den befintliga diskrepansen med standardmodellen, säger Matthias Schott, fysiker vid Johannes Gutenberg University. Han menar att fysiker måste förstå så exakt som möjligt varför sådana avvikelser uppstod.
Vad vet vi om W-bosonen?
Partikeln upptäcktes 1983. Experiment vid den tiden beräknade att W-bosonen vägde 85 protoner. Felet för detta värde var 5 % eller mer, eftersom det var svårt att beräkna massan.
Z-boson och W-boson är involverade i de flestakärnreaktioner, i synnerhet vid termonukleär fusion, som sker på solen. W- och Z-bosonerna bär den svaga kärnkraften, en av naturens fyra grundläggande krafter. W-bosonen studeras i kolliderar, där partiklar produceras och sedan trycks ihop med hög energi. Partiklar kan fixeras under deras sönderfall till en underart av elektroner, eller till myoner och neutriner. Neutrinon försvinner spårlöst, men elektronen och myonen kan spåras.
Under processen av förfall, det mesta av originaletMassan av W-bosonen omvandlas till energin av nya partiklar. Om fysiker kan mäta denna energi och även avgöra hur partiklarna sönderfaller, kommer de att kunna bestämma massan av W-bosonen. Men om neutrinos handlingar inte kan spåras, är det omöjligt att säga exakt vilken del av energin hos en elektron eller myon som är associerad med massa och vilken del som är associerad med momentum.
Vad gjorde författarna till det nya verket?
I en artikel publicerad i tidskriften Science,Forskarna rapporterar nästan ett decennium av analys av data som samlats in med hjälp av Tevatron-partikelacceleratorn. Dessa mätningar, enligt författarna, är mer exakta än alla andra tillsammans. Författarna beräknade att massan av W-bosonen är cirka 157 tusen gånger större än elektronens massa. Tack vare den nya mätningen kan relevansen av standardmodellen för fysik testas.
Vad är ny fysik?
Detta är namnet på fysiska lagar somgå utöver standardmodellen. Och det nya verket är inte den första antydan om sådan fysik. En liknande situation inträffade med experimentet 2021 med muon-g2. Men noggrannheten i det arbetet var betydligt lägre än de nya resultaten.
W-bosonens massa var högre än väntat med så mycket som sju standardavvikelser, vilket innebär att sannolikheten att det rör sig om en olycka är ungefär en på en biljon.
"Denna dimension är den viktigasteavvikelse från den grundläggande förutsägelsen av standardmodellen, är det mer än vad forskare någonsin har registrerat. Så jag tror att det är en antydan om att vi ännu inte fullt ut förstår den svaga kärnkraften, eller alla partiklar som upplever den kraften, säger Ashutosh Kotwal, professor vid Duke University.
Vad kommer den nya upptäckten att förändra inom fysiken?
Konsekvenserna av denna upptäckt har ännu inte kommithelt förstå. Man kan helt enkelt justera standardmodellen för att passa de nya måtten. Men författarna till verket tror att de är vittnen till början av ett paradigmskifte och uppkomsten av tidigare okänd fysik.
Det första viktiga steget på vägen är att fåoberoende bekräftelse. Nu går de 400 forskarna som arbetade med experimentet tillsammans med andra fysiker för att analysera resultatet för att förstå vart de ska gå härnäst. Large Hadron Collider vid CERN samlar in data om W-bosonen och kan användas för nya experiment.
"Om vi bygger en ny elektronpositroncollider, kommer den också att kunna mäta massan av W-boson mycket exakt. Dessutom mäter Large Hadron Collider och mindre specialiserade experiment nya partiklar och deras interaktioner med hög precision. Om det finns en ny fysik, då kommer det att vara möjligt att observera det i dessa experiment”, förklarade professor Kotwal.
Läs mer:
Efter tio års arbete ifrågasatte forskare fysikstandardmodellen
Det finns en annan "planet" inuti jorden: hur den räddade liv i början
Gamla celler omprogrammerades och de blev 30 år yngre: hur det fungerar