Yüzlerce bilim insanından oluşan bir işbirliği, zayıf nükleer kuvvetten sorumlu temel bir parçacık olan W bozonunun kütlesini tam olarak ölçtü. Araştırmacılar, şaşkınlık içinde buldular ki, bozon, tahmin edilenden daha büyük Standart Model parçacık fiziğinin, evrendeki birkaç temel kuvveti tanımlayan çalışma teorisi.
Yeni değer, dünya çapında 54 farklı kurumda 400 araştırmacı tarafından 10 yıllık deney ve hesaplamalardan elde edildi, nefes kesici bir çaba. Tüm veriler, dört katlı, 4.500-‘deki deneylerden toplandı.ton Çarpıştırıcı Dedektörü (kısaca CDF-II) Chicago, Illinois yakınlarındaki Fermilab’ın Tevatron hızlandırıcısında.
CDF İşbirliği, W’yi buldu bozonun kütlesi 80.433 +/- 9 MeV/c^2 olacak, bir rakam önceki ölçümden kabaca iki kat daha hassas kitle. Ölçek duygusu için, yeni ölçüm, W bozonunu bir protonun kütlesinin yaklaşık 80 katına çıkarır. Takımın sonuçları şöyle yayınlanan Bilimde bugün.
“Gerçek şu ki, burada olan şey, bilimde çoğu şeyin ne sıklıkta gerçekleştiğidir. Numaraya baktık, Texas A&M Üniversitesi’nde fizikçi ve CDF İşbirliği sözcüsü David Toback bir video görüşmesinde ‘Huh, bu komik’ dedik” dedi.. “İnsanları yıktığını görebiliyordunuz. Sessizdi. Ne yapacağımızı bilemedik.”
“Çok hoş bir şekilde şaşırdık [with the result]” yazdı Duke Üniversitesi’nde fizikçi ve CDF işbirliğinin bir üyesi olan Ashutosh Kotwal, bir e-postada. “Analizimizin kesinliğine ve sağlamlığına o kadar odaklanmıştık ki, değerin kendisi harika bir şok gibiydi.”
G/O Media komisyon alabilir
W bozonu ile ilişkilidir zayıf nükleer kuvvetbir tür radyoaktif bozunmadan ve yıldızlarda meydana gelen nükleer füzyondan sorumlu olan temel bir etkileşim. Endişelenmeyin – bozonun beklenenden çok farklı bir kütleye sahip olması, nükleer füzyon gibi şeyleri tamamen yanlış anladığımız anlamına gelmez – ama bu, evrenimizi oluşturan parçacıklar hakkında hala anlamadığımız çok şey olduğu anlamına gelir ve nasıl etkileşime girerler.
“Standart Model, parçacık fiziği için elimizdeki en iyisidir. İnanılmaz derecede iyi. Sorun şu ki, yanıldığımızı biliyoruz” dedi Toback. “Yani bilim adamının bakış açısından, deneyciler şunu söylemeye çalışıyorlar, ‘Tanrım, Standart Model’in doğru tahmin etmediği bir şey bulabilir miyiz, bu da bize neyin daha doğru olduğuna dair bir ipucu verebilir mi?‘”
Standart Model, W bozon kütlesi için bir değer öngörür, bu değer, takımın 4’ü değerlendirerek sorgulamaya çalıştığı bir değerdir. Fermilab’da protonlar ve antiprotonlar arasındaki çarpışmalar tarafından üretilen milyon W bozon adayı. Sonuçları Standart Modelin tahmininden daha yüksekti bir kuyruklu yedi tarafından Standart sapma. Beş tane yayınlayan Kotwal Son 28 yılda parçacığın kütlesinin giderek daha hassas ölçümleri, “t7 standart sapma artışının istatistiksel bir tesadüf olma olasılığı milyarda 1’den azdır.”
Toback, ölçümü 800 kiloluk bir gorilin ağırlığını, gerçek ağırlığının bir ons’u içinde ölçmeye benzetti. Birçok bilim deneyinde olduğu gibi – özellikle kütlelerin çok küçük olduğu parçacık fiziğinde – araştırmacılar, hesaplamaların araştırma ekibinin herhangi bir beklenti veya umudundan etkilenmemesini sağlamak için sonuçlarını kör ettiler.
Ama şimdi, öncekinden çok farklı, olağanüstü hassas bir ölçümle, daha düşük Tahminlere göre fizikçiler, Standart Model’in neyi hesaba katmadığını bulmak gibi tatsız bir göreve sahipler. Atom altı fiziğin gerçekte insanlığın en iyi tahminlerinden farklı olduğu ilk kez kesinlikle kanıtlanmıyor. Geçen NisanMuon g-2 İşbirliği, özelliklerinin olduğuna dair daha fazla kanıt buldu. müon (başka bir atom altı parçacık) Standart Modelin tahminleriyle uyuşmayabilir. Ve evrenimizin en önemli iki gerçeği – yerçekimi ve karanlık madde – ünlü model tarafından açıklanmadı.
“Daha temel bir teorinin ne olabileceğini anlamak için, teorilerle açıklanamayan fenomenleri bulmak önemlidir. [Standard Model]”, e-postayla gönderildi Claudio Campagnari, California Üniversitesi’nden bir fizikçi – Santa Barbara, son çalışmadan bağımsız.. “Başka bir deyişle, fenomenlerin [Standard Model] yaklaştırma bozulur.” kampanya ortak yazar Perspektifler makalesi hakkında yeni ölçüm.
Tam da bunu yapmak için ayarlanmış deneyler var; yapacaklar Farklı çarpışma deneyleriyle bugünün bulgularının etkilerini araştırın. Sonuçlar hala ATLAS’tan geliyor ve Kompakt Müon Solenoidi (CMS)CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısında iki dedektör Higgs bozonunun keşfi 10 yıl önce). Ve Yüksek Parlaklıklı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı-bir Yükselt o olası çarpışma sayısını 10 kat artıracak– ayrıca artıracak şanslar 2027’de tamamlandığında zorlayıcı yeni parçacıklar görmek.
CDF’nin çarpışmaları protonlar ve antiprotonlar arasındaydı, oysa Büyük hadron çarpıştırıcı proton-proton çarpışmaları üretir. Kotwal, eğer insanlar bir elektron-pozitron çarpıştırıcısı inşa ederse, dedi. Hassas ölçümlere ve nadir süreçler için aramalara izin verecekti Büyük hadron çarpıştırıcı üretemez.
Perspectives makalesini birlikte yazan CERN fizikçilerinden Martijn Mulders’ın dediği gibi Bir e-postada fizikçiler, modeli test etmek için iki yönlü bir yaklaşım benimseyecekler: bilinen parçacıkları (W bozonu gibi) artan hassasiyetle ölçmek ve tamamen yeni parçacıkları keşfetmek. Yeni parçacıklar genellikle ‘çarpma’ avı yoluyla bulunur: beklenmedik bir şekilde neyin yaratıldığını görmek için atom altı mosh çukurlarının gürültüsünü eleyerek.
Tevatron hızlandırıcı, işbirliğinin deneysel çalışmasını tamamladıktan hemen sonra 2011’de kapatıldı. Dolayısıyla bugünün sonucu, efsanevi enstrüman için ölümden sonra bir yaşam, takım için büyük bir W ve bir bütün olarak parçacık fiziği.
Daha Fazlası: Bu Çorbalı X-ışınları Şeyleri Zap Etmeye Neredeyse Hazır
