Najdokładniejszy pomiar masy bozonu W odbiega od standardowego modelu
Po 10 latach analiz i wielokrotnej walidacji, badacze wspólnego projektu CDF kierowanego przez Narodowe Laboratorium Akceleratorowe Fermi (Fermilab) poinformował, że dysponuje najdokładniejszymi pomiarami masy bozony W, nośnik jednej z czterech podstawowych interakcji fizycznych. Wyniki sugerują, że standardowy model powinien zostać ulepszony lub rozszerzony.
Znamy cztery podstawowe interakcje fizyczne: Grawitacja, słaba strona, elektromagnetyczny i silna interakcja. w-Bozon jest nośnikiem oddziaływania słabego. Na podstawie danych z Detektor Zderzaczy w Fermilab (CDF) naukowcy z Fermilabu określili masę bozonu W z dokładnością do 0,01%. Pomiar jest dwukrotnie dokładniejszy niż poprzednio. Po ustaleniu, naukowcy wykorzystali nową wartość do przetestowania modelu standardowego.
Źródło obrazu: Pixabay / Ci,
Dokonaliśmy wielu poprawek i dodatkowych kontroli. Dzięki temu lepiej rozumiemy detektor cząstek samego siebie, a także postęp w teoretycznym i eksperymentalnym zrozumieniu interakcji bozony W z uwzględnieniem innych cząstek. Kiedy w końcu wykonaliśmy wszystkie obliczenia, stwierdziliśmy, że odbiegają one od przewidywań Modelu Standardowego” – mówi Ashutosh V. Kotwal z Duke University, który kierował grupą wykonującą obliczenia. Jest jednym z 400 naukowców pracujących w ramach Współpraca CDF pracować razem.
Nowe pomiary pod wieloma względami zgadzają się z wcześniejszymi pomiarami bozonzgadzają się, ale odbiegają od nich pod wieloma względami. Dlatego wymagane są dalsze badania. Są to bardzo intrygujące wyniki, ale muszą zostać potwierdzone przez inne eksperymenty, aby w pełni je wyjaśnić, mówi zastępca dyrektora Fermilab, Joe Lykken.
Bozon W, nośnik oddziaływań słabych, odpowiada m.in. za procesy powodujące świecenie słońca i rozpad cząstek. Fermilab, który jest bardzo cenny dla nauki Akcelerator Tevatron dysponuje ogromną ilością danych zebranych w latach 1985-2011. Pomiary CDF prowadzone są od wielu lat. Wyniki tych pomiarów były ukryte w danych, które należało szczegółowo przeanalizować. Kiedy w końcu je otrzymaliśmy, byliśmy zdumieni, mówi fizyk z Oxford University Chris Hays.
Masa Bozon W jest około 80 razy większy niż proton i wynosi około 80.000 2 MeV/c80. Naukowcy z Fermilabu określili teraz metodę. Dzięki ich pracy wiemy teraz, że wynosi ona 433 9 ± 2 MeV/cXNUMX. Ten wynik jest oparty na badaniach 4,2 mln bozonów Wn przeprowadzone w Fermilab.
W ciągu ostatnich 40 lat eksperymenty na licznych akceleratorach umożliwiły badanie bozony W pozwala. To bardzo trudne i złożone pomiary, które są stale dopracowywane. Nasza praca trwa już wiele lat. Dokonaliśmy najdokładniejszych pomiarów, więc mogliśmy stwierdzić, że istnieje rozbieżność między zmierzoną a oczekiwaną wartością” – mówi rzecznik współpracy CDF, Giogrio Chiarelli z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej.
Najdokładniejsze obliczenie masy bozony W oparte na Modelu Standardowym - te oparte na pomiarach mas kwarka górnego i Bozony Higgsa - daje wynik 80 357 ± 6 MeV/c2. Zatem różnica między obliczeniami teoretycznymi a wykonanymi pomiarami jest oczywista. Teraz autorzy dalszych eksperymentów i fizycy teoretyczni powinni spróbować je wyjaśnić. Jeśli różnica między wynikami eksperymentalnymi a obliczeniami teoretycznymi wynika z obecności nowej interakcji - a jest to tylko jedna możliwość - to przyszłe eksperymenty powinny to ujawnić.