นักฟิสิกส์ศึกษาผลของเครื่องชนเทวาตรอนเป็นเวลา 10 ปี และได้ข้อสรุปว่าการทดลอง
เกิดอะไรขึ้น
W-boso เป็นอนุภาคพื้นฐานที่มีแรงนิวเคลียร์ต่ำ ปรากฏว่าหนักกว่าแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์มาก
พบความแตกต่าง 0.09% ระหว่างข้อมูลทางทฤษฎีและข้อมูลเชิงทดลอง ดูเหมือนว่าจะมีขนาดเล็ก แต่ข้อผิดพลาดนี้ใหญ่กว่าข้อผิดพลาดมาตรฐานมาก - 0.01%
นี่เป็นข้อมูลที่สำคัญอย่างเหลือเชื่อสำหรับนักฟิสิกส์ทุกคนFlorencia Canelli นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยซูริกกล่าว หากข้อมูลที่ได้รับได้รับการยืนยันในการทดลองอื่นๆ จะเกิดความคลาดเคลื่อนอย่างร้ายแรงครั้งแรกกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ ซึ่งเป็นทฤษฎีที่อธิบายอนุภาคทั้งหมดที่ประกอบเป็นสสาร และปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทั้งหมด ยกเว้นแรงโน้มถ่วง
ใช่ โมเดลมาตรฐานใช้ไม่ได้กับทุกคนกระบวนการ ดังนั้น หากเกิดความไม่สอดคล้องกันอย่างร้ายแรงอย่างน้อยหนึ่งรายการ โมเดลจะต้องมีการเปลี่ยนแปลง แต่มีนักฟิสิกส์ที่ระมัดระวังผลการทดลอง
การสร้างการวัดมวล W-boson ตามข้อมูลการทดลองเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก ฉันจะตีความความคลาดเคลื่อนที่มีอยู่กับแบบจำลองมาตรฐานอย่างระมัดระวัง Matthias Schott นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Johannes Gutenberg กล่าว เขาเชื่อว่านักฟิสิกส์จำเป็นต้องเข้าใจอย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้ว่าเหตุใดความคลาดเคลื่อนดังกล่าวจึงเกิดขึ้น
เรารู้อะไรเกี่ยวกับ W-boson?
อนุภาคถูกค้นพบในปี 1983 การทดลองในขณะนั้นคำนวณว่า W boson มีน้ำหนัก 85 โปรตอน ความคลาดเคลื่อนของค่านี้คือ 5% หรือมากกว่า เนื่องจากเป็นการยากที่จะคำนวณมวล
Z-boson และ W-boson เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในความร้อนนิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งเกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ โบซอน W และ Z นำกำลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่กองกำลังพื้นฐานของธรรมชาติ W-boson ได้รับการศึกษาในเครื่องชนกัน โดยจะมีการผลิตอนุภาคและผลักเข้าด้วยกันด้วยพลังงานสูง อนุภาคสามารถแก้ไขได้ในระหว่างการสลายไปเป็นชนิดย่อยของอิเล็กตรอนหรือเป็นมิวออนและนิวตริโน นิวตริโนหายไปอย่างไร้ร่องรอย แต่สามารถตรวจสอบอิเล็กตรอนและมิวออนได้
ในระหว่างกระบวนการสลายตัวส่วนใหญ่ของเดิมมวลของ W โบซอนจะถูกแปลงเป็นพลังงานของอนุภาคใหม่ หากนักฟิสิกส์สามารถวัดพลังงานนี้และระบุได้ว่าอนุภาคสลายตัวอย่างไร พวกเขาจะสามารถระบุมวลของ W โบซอนได้ แต่ถ้าไม่สามารถติดตามการกระทำของนิวทริโนได้ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดได้อย่างชัดเจนว่าพลังงานของอิเล็กตรอนหรือมิวออนส่วนใดที่เกี่ยวข้องกับมวลและส่วนใดที่เกี่ยวข้องกับโมเมนตัม
ผู้เขียนงานใหม่ทำอะไร?
ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Scienceนักวิจัยรายงานการวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอนมาเกือบทศวรรษ ผู้เขียนกล่าวว่าการวัดเหล่านี้มีความแม่นยำมากกว่าการวัดอื่น ๆ ทั้งหมดรวมกัน ผู้เขียนคำนวณว่ามวลของ W-boson นั้นมากกว่ามวลอิเล็กตรอนประมาณ 157,000 เท่า ด้วยการวัดแบบใหม่ ทำให้สามารถทดสอบความเกี่ยวข้องของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ได้
ฟิสิกส์ใหม่คืออะไร?
ซึ่งเป็นชื่อตั้งให้กับกฎฟิสิกส์ว่าก้าวไปไกลกว่ารุ่นมาตรฐาน และงานใหม่ไม่ใช่คำใบ้แรกของฟิสิกส์ดังกล่าว สถานการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับการทดลองกับ muon-g2 ในปี 2021 แต่ความแม่นยำของงานนั้นต่ำกว่าผลลัพธ์ใหม่อย่างมาก
มวลของ W boson นั้นสูงกว่าที่คาดไว้มากถึงเจ็ดส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่จะเกิดอุบัติเหตุนี้มีประมาณหนึ่งในล้านล้าน
“มิตินี้สำคัญที่สุดการเบี่ยงเบนไปจากการทำนายพื้นฐานของแบบจำลองมาตรฐานนั้นมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยบันทึกไว้ ดังนั้นฉันคิดว่ามันเป็นสัญญาณว่าเรายังไม่เข้าใจแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอหรืออนุภาคทั้งหมดที่ได้รับแรงนั้นอย่างถ่องแท้” Ashutosh Kotwal ศาสตราจารย์แห่ง Duke University กล่าว
การค้นพบใหม่จะเปลี่ยนแปลงอะไรในฟิสิกส์?
ผลที่ตามมาของการค้นพบนี้ยังมาไม่ถึงที่จะเข้าใจอย่างถ่องแท้ เราสามารถปรับโมเดลมาตรฐานให้พอดีกับการวัดใหม่ได้ แต่ผู้เขียนผลงานเชื่อว่าพวกเขาเป็นพยานถึงจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนกระบวนทัศน์และการเกิดขึ้นของฟิสิกส์ที่ไม่รู้จักมาก่อน
ก้าวแรกที่สำคัญระหว่างทางคือการได้รับการยืนยันที่เป็นอิสระ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ 400 คนที่ทำงานเกี่ยวกับการทดลองกำลังร่วมกับนักฟิสิกส์คนอื่นๆ เพื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์เพื่อทำความเข้าใจว่าจะต้องไปที่ใดต่อไป Large Hadron Collider ที่ CERN กำลังรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับ W-boson และสามารถใช้สำหรับการทดลองใหม่ได้
“ถ้าเราสร้างอิเล็กตรอน-โพซิตรอนขึ้นมาใหม่เครื่องชนกันก็จะสามารถวัดมวลของ W-boson ได้อย่างแม่นยำมาก นอกจากนี้ Large Hadron Collider และการทดลองเฉพาะทางที่มีขนาดเล็กกว่ายังวัดอนุภาคใหม่และปฏิสัมพันธ์ด้วยความแม่นยำสูง หากมีฟิสิกส์ใหม่ ก็เป็นไปได้ที่จะสังเกตได้ในการทดลองเหล่านี้” ศาสตราจารย์ Kotwal อธิบาย
อ่านเพิ่มเติม:
หลังจากทำงานมา 10 ปี นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามเกี่ยวกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์
มี "ดาวเคราะห์" ดวงอื่นในโลก: ช่วยชีวิตที่เพิ่งตั้งไข่ได้อย่างไร
เซลล์เก่าถูกตั้งโปรแกรมใหม่ และพวกเขาอายุน้อยกว่า 30 ปี: มันทำงานอย่างไร