Një ndryshim prej 0.1% në masën e një grimce mund të tronditë të kuptuarit tonë të fizikës

Fizikanët janë të shqetësuar pasi një matje e re e saktë e një grimce elementare zbuloi se ajo duket të jetë rreth 0.1% më e rëndë se sa ishte parashikuar të ishte, duke tronditur modelin që ne përdorim aktualisht për të kuptuar ligjet e fizikës.

Grimca, e quajtur një bozon W, është një grimcë themelore e cila është përgjegjëse për forcën e dobët, një forcë themelore që mund të ndryshojë përbërjen e grimcave dhe është përgjegjëse për proceset që ushqejnë diellin dhe shkaktojnë kalbjen e grimcave.

Hulumtimi i publikuar nga bashkëpunimi i Detektorit të Collider në Fermilab (CDF) në revistën Science në fillim të këtij muaji prezantoi matjen më të saktë të masës së bozonit W deri më tani, duke analizuar të dhëna 10-vjeçare, por ka një problem: Matja nuk përputhet me matjen e parashikuar nga Modeli Standard i fizikës së grimcave, teoria aktuale qendrore se si funksionon fizika e grimcave.

Modeli Standard është një sistem shumë i saktë që përdoret për të kuptuar fizikën dhe secila pjesë e atij sistemi ndërvepron. Nëse edhe një matje e parashikuar është paksa e largët nga matja reale, ajo mund të largojë të gjithë modelin jashtë ekuilibrit. Pra, nëse masa e bozonit W është dukshëm më e rëndë se masa e parashikuar nga Modeli Standard, atëherë fizikanët do të duhet të kuptojnë se çfarë po e shkakton atë mospërputhje dhe çfarë do të thotë kjo për pjesën tjetër të modelit.

Ndërsa bozoni W parashikohet nga Modeli Standard të peshojë 80,357 milion elektron volt (MeV), shkencëtarët në Fermilab zbuluan se ai ishte 80,433 MeV, që do të ishte 76 MeV ose rreth 0.1% më i rëndë se parashikimi, ose një mospërputhje shtatë herë. më i madh se kufiri i gabimit, i njohur gjithashtu si shtatë-sigma. Rezultati është i saktë në rreth 9 MeV.

Standardi i arit i përdorur zakonisht nga fizikanët për të përcaktuar një zbulim përfundimtar është pesë-sigma, por në këtë rast eksperimente të tjera kanë gjetur matje më të ulëta të masës së bozonit W që do të thotë se duhet bërë një verifikim më i pavarur përpara se kjo të konsiderohet përfundimtare.

“Numri i përmirësimeve dhe kontrolleve shtesë që hynë në rezultatin tonë është i madh,” tha Ashutosh V. Kotwal nga Universiteti Duke, udhëheqësi i analizës së matjes dhe një nga 400 shkencëtarët në bashkëpunimin me CDF, në një njoftim për shtyp. “Ne morëm parasysh kuptimin tonë të përmirësuar të detektorit tonë të grimcave, si dhe përparimet në kuptimin teorik dhe eksperimental të ndërveprimeve të bozonit W me grimcat e tjera. Kur më në fund zbuluam rezultatin, zbuluam se ai ndryshonte nga parashikimi i Modelit Standard.”

Matjet e tjera të kryera të bozonit W kanë regjistruar një mospërputhje midis peshës së matur dhe peshës së pritur nga Modeli Standard gjithashtu, por disa nga ato matje kanë qenë shumë më afër Modelit Standard. Një matje nga eksperimenti ATLAS në Përplasësin e Madh të Hadronit në CERN zbuloi në vitin 2017 se masa e bozonit W ishte vetëm një fije floku më e rëndë se parashikimi i Modelit Standard, që do të thotë se në dukje ose eksperimenti i ATLAS ishte i fikur ose i Fermilab.