Fyzici zjistili To, že elementární částice zvaná W boson se zdá být z 0,1 % velmi těžká – nepatrná nesrovnalost, která by mohla předznamenat velký posun ve fundamentální fyzice.
Měření, hlášeno 7. dubna v časopise Věda, pochází ze starého urychlovače částic ve Fermi National Accelerator Laboratory v Batavia, Illinois, který před deseti lety rozbil poslední protony. Téměř 400 členů Fermilab Collider Detector Collaboration (CDF) pokračovalo v analýze W bosonů produkovaných urychlovačem, nazývaným Tevatron, a hledali myriády zdrojů chyb, aby dosáhli bezkonkurenční úrovně přesnosti.
Pokud lze nezávisle potvrdit nadváhu W vzhledem ke standardní teoretické předpovědi, pak by objev znamenal existenci neobjevených částic nebo sil a vedl by k prvnímu velkému přepsání zákonů kvantové fyziky za půl století.
„Byla by to úplná změna v tom, jak vidíme svět,“ možná konkuruje objevu Higgsova bosonu v roce 2012 v důležitosti, Sven Heinemeier, je fyzikem na Institutu teoretické fyziky v Madridu a není součástí CDF. Rodina Higgsových dobře zapadá do dříve známého obrázku. Bude to zcela nová oblast, do které vstoupíme.“
Objev přichází v době, kdy fyzikální komunita touží po nedostatcích ve Standardním modelu částicové fyziky, dlouhodobém souboru rovnic, které zachycují všechny známé částice a síly. Je známo, že standardní model je neúplný, takže mnoho velkých hádanek zůstává nevyřešených, jako je povaha temné hmoty. Díky silné spolupráci CDF jsou jejich nová zjištění spolehlivou hrozbou pro standardní model.
„Vytvořili stovky krásných měření,“ řekl. Zelená Aida, teoretický fyzik na University of Illinois, Urbana-Champaign. „Je o nich známo, že jsou opatrní.“
Ale šampaňské ještě nikdo nešlehá. Zatímco nové měření hmotnosti W, brané samostatně, se výrazně odchyluje od předpovědi standardního modelu, jiné experimenty vážící W přinesly méně dramatické (i když méně přesné) výsledky. v roce 2017Například experiment ATLAS na Velkém hadronovém urychlovači v Evropě Měření hmotnosti částice W A zjistil jsem, že je jen o chlup těžší, než uvádí standardní model. Střet mezi CDF a ATLAS naznačuje, že jedna nebo obě skupiny ve svých experimentech přehlédly některé jemné odchylky.
„Rád bych to potvrdil a pochopil rozdíl oproti předchozím měřením,“ řekl Guillaume Unal, fyzik v CERNu, laboratoři, kde se nachází Velký hadronový urychlovač, a člen experimentu ATLAS. „Boson W by měl být stejný na obou stranách Atlantiku.“
„Je to ohromná práce,“ řekl. Frank Wilczeknositel Nobelovy ceny za fyziku z Massachusetts Institute of Technology, „Ale je velmi těžké vědět, co s tím.“
slabé bosony
Bosony W spolu s bosony Z zprostředkovávají slabou sílu, jednu ze čtyř základních sil vesmíru. Na rozdíl od gravitace, elektromagnetismu a silné síly slabá síla tolik netlačí ani netáhne, ale mění těžší částice na lehčí částice. Mion se samovolně rozpadne například na W boson a neutrino a poté se W změní na další elektron a neutrino. Související subatomární změna tvaru vede k radioaktivitě a pomáhá udržovat sluneční jas.
Různé experimenty měřily hmotnosti bosonů W a Z za posledních 40 let. Hmotnost bosonu W se ukázala být obzvláště lákavým cílem. Zatímco hmotnosti jiných částic musí být jednoduše změřeny a přijaty jako přírodní fakta, hmotnost W lze předpovědět kombinací několika dalších měřitelných kvantitativních vlastností do rovnic standardního modelu.
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
