Onverwachte bosonmeting bedreigt het standaardmodel van de natuurkunde

Na tien jaar nauwkeurige metingen hebben wetenschappers donderdag aangekondigd dat het fundamentele deeltje – W boson Het heeft een veel grotere massa dan de theorie, waardoor de fundamenten van ons begrip van hoe het universum werkt, aan het wankelen worden gebracht.

Deze fundamenten zijn gebaseerd op Standaard vorm In de deeltjesfysica is het de beste theorie die wetenschappers hebben om de basisbouwstenen van het universum te beschrijven en welke krachten ze beheersen.

Het W-deeltje regelt de zogenaamde zwakke kracht, een van de Vier basiskrachten Natuur, en daarmee een pijler van het Standaard Model.

Maar een nieuwe zoekopdracht Geplaatst in weten Hij zei dat de nauwkeurigere meting voor W Boson rechtstreeks in tegenspraak is met de voorspellingen van het model.

Ashutosh Kotwal, de fysicus aan de Duke University die de studie leidde, vertelde AFP dat het resultaat meer dan 400 wetenschappers in 10 jaar kostte om vier miljoen kandidaat-bosonen te onderzoeken uit “een dataset van ongeveer 450 biljoen botsingen”.

Deze botsingen – die plaatsvonden door deeltjes met duizelingwekkende snelheden tegen elkaar te slaan om te bestuderen – werden gemaakt door Tevatron Collider in de Amerikaanse staat Illinois.

De deeltjesversneller was de krachtigste ter wereld tot 2009, toen hij hem verving Large Hadron Collider In de buurt van Genève, beroemd om de observatie Higgs-deeltje Na een aantal jaar.

Tevatron stopte met werken in 2011, maar wetenschappers van Collider Detector in Fermilab (CDF) hebben de cijfers sindsdien berekend.

Diagram met de fundamentele deeltjes van het standaardmodel. (Wetenschapswaarschuwing)

De ‘scheuren’ in het model

Het standaardmodel is “waarschijnlijk de meest succesvolle wetenschappelijke theorie die ooit is opgeschreven”, zegt Harry Cliff, een deeltjesfysicus aan de Universiteit van Cambridge die werkt aan de Large Hadron Collider.

“Het kan fantastisch nauwkeurige voorspellingen doen”, zei hij. Maar als deze voorspellingen niet kloppen, dan kan niet alleen het model worden aangepast.

“Het is als een kaartenhuis, je trekt er zo vaak aan dat alles uit elkaar valt”, vertelde Cliff aan AFP.

Het standaardmodel is niet zonder problemen.

Houdt bijvoorbeeld geen rekening met donkere materiedie samen met donkere energie Er wordt aangenomen dat het 95 procent van het universum uitmaakt. Er staat ook dat het universum helemaal niet hoeft te bestaan, omdat de grote explosie Het had zichzelf moeten uitroeien.

Bovendien zijn er “recentelijk enkele scheuren ontdekt” in het model, zeiden de natuurkundigen in een begeleidend document weten Artikel – handelswaar.

“In dit kader van aanwijzingen dat er stukjes ontbreken in het standaardmodel, hebben we nog een zeer belangrijk en enigszins substantieel bewijsstuk geleverd”, zei Cotwal.

“Dit is ofwel een grote ontdekking of een probleem in de data-analyse”, zegt Jean Starck, een natuurkundige en onderzoeksdirecteur van het Franse CNRS Institute, en anticipeert op “een verhitte discussie in de komende jaren”.

“Buitengewone beschuldigingen vereisen buitengewoon bewijs”, zei hij tegen AFP.

‘Big deal’

CDF-wetenschappers zeiden dat ze de massa van het W-deeltje bepaalden met een nauwkeurigheid van 0,01 procent – twee keer de nauwkeurigheid van eerdere inspanningen.

Ze vergeleken het met een gorilla van 350 kilogram (800 pond) en 40 gram (1,5 ounce).

Ze ontdekten dat het boson zeven standaarddeviaties verschilde van de voorspelling van het standaardmodel, ook wel sigma genoemd.

Cliff zei dat als je een munt zou opgooien, “de kans om een ​​Five Sigma-resultaat te krijgen door stom geluk één op drie en een half miljoen is.”

“Als dit echt is, en geen systematische vooringenomenheid of misverstand over hoe de berekeningen worden uitgevoerd, is dit een enorm probleem, omdat het betekent dat er een nieuwe, fundamentele component in ons universum is die we nog niet eerder hebben ontdekt”, zei hij. .

“Maar als je zoiets groots gaat zeggen als dat we het standaardmodel van de deeltjesfysica hebben gebroken, en er zijn nieuwe deeltjes te ontdekken, om mensen ervan te overtuigen dat je waarschijnlijk meer dan één meting nodig hebt van meer dan één experiment.”

“Het is nu aan de theoretische natuurkundegemeenschap en andere experimenten om dit op te volgen en licht te werpen op dit mysterie”, zei CDF-woordvoerder David Tupac.

En na een decennium van metingen moet Kotwal nog worden gemaakt.

“We volgen de aanwijzingen en sparen geen moeite zonder het om te draaien, dus we zullen ontdekken wat dit betekent.”

© AFP