W бозонът разклаща Стандартния модел на физиката на елементарните частици

Е дна от фундаменталните частици на материята - W бозонът, има по-голяма маса, отколкото теорията прогнозира, което ще разклати "къщата от карти" на Стандартния модел на физиката на елементарните частици, предаде Франс прес, позовавайки се на публикация в сп. "Сайънс". 

"Има индикации, че някои части липсват в Стандартния модел и ние предлагаме нов, много интересен и доста важен", каза главният автор на изследването, професор Ашутош Котвал от университета "Дюк" в САЩ.        

A new, very-high-precision measurement of the W boson mass suggests that improvements to calculations or extensions to the standard model of particle physics might be needed.

Read that research and more this week in Science: https://t.co/u9xniWuTqB pic.twitter.com/HXPKAW5UEK

— Science Magazine (@ScienceMagazine) April 7, 2022

Тази теория обяснява всички измервания, направени в областта на физиката на елементарните частици, т.е. в света на безкрайно малкото, чиито елементи са атомите и силите, които ги управляват. 

Стандартният модел, завършен през втората половина на XX век, позволява да се правят "фантастично точни прогнози" за поведението на тези частици, обяснява физикът Хари Клиф от Кембриджския университет. Например като това на W бозона - частица, която осъществява т.нар. слабо взаимодействие между други частици на материята. Тя е в основата на радиоактивността и освен това на реакциите на ядрен синтез, като например тези, които задвижват Слънцето. 

Всички тези частици и сили са свързани в своеобразно равновесие. Например масата на W-бозона е ограничена от тази на Хигс бозона.

"Стандартният модел предвижда равновесие, а представеният ни експериментален резултат противоречи на тази прогноза", отбелязва физикът Ян Старк от френския Национален център за научни изследвания (CNRS).

‘Extraordinary’ W boson particle finding contradicts understanding of how universe works https://t.co/x5BOKU2zzE

— The Guardian (@guardian) April 8, 2022

Тази "къща от карти" се разклаща с обявяването на резултата, че масата на W бозона е по-голяма от очакваното. 

Постижението на сътрудничеството CDF - група от около 400 учени, ръководена от професор Котвал, е да измери тази маса на 80,433 мегаелектронволта с безпрецедентна точност (0,01%) - два пъти по-голяма от най-добрата съществуваща.

Това е резултатът от десетгодишен анализ на проба от четири милиона частици, получени в Теватрон - ускорител на частици в лаборатория Фермилаб в САЩ, който вече е затворен. 

Този ускорител, подобно на Големия адронен колайдер в ЦЕРН в Европа, който направи възможно идентифицирането на Хигс бозона, кара частиците да се разбиват помежду си с феноменални скорости, разкривайки при разпадането съставните си елементи. 
    
Сега друг екип, с друг инструмент, трябва да потвърди резултата от настоящото проучване, за да го докаже.
Защото, както напомня Ян Старк, "необикновените твърдения изискват необикновени доказателства".

Предизвикателството е голямо, като се има предвид изключителната точност на измерването, което не може да бъде въпрос на статистическа случайност. 

Physicists have spent 10 years checking their measurements of a particle called the W boson, and now they say their shocking result could rewrite our understanding of the building blocks of the universe. https://t.co/rRMc69auHt

— New Scientist (@newscientist) April 8, 2022

Следователно "това е или голямо откритие, или проблем в анализа на данните", коментира Старк, който прогнозира "доста оживени дискусии през следващите години". 

Съобщението на сътрудничеството CDF е най-новото от поредицата "пукнатини, които се появяват от няколко години в Стандартния модел, с точни измервания, противоречащи на неговите прогнози", отбелязват физиците и автори на друга статия в сп. "Сайънс".

Ако бъде потвърдено, откритието може да издаде съществуването на "нови взаимодействия или нови частици", които днешните експерименти все още не могат да разкрият.

Ако по този начин физиците търсят дребни и труднооткриваеми неща в Стандартния модел, то е защото последният се бори, освен всичко друго, да обясни "голямото в безкрайно голямото - тъмната материя", смята Ян Старк. 

Physicists at Fermilab report today in @ScienceMagazine that an elementary particle called the W boson appears to be 0.1% too heavy, potentially foreshadowing a huge shift in fundamental physics. @walkingthedot reports: https://t.co/YqeocTw9m9 pic.twitter.com/G6BtjWbcRm

— Quanta Magazine (@QuantaMagazine) April 7, 2022

Няколко наблюдения, като например скоростта на галактиките в галактичните купове или необичайната скорост на въртене на някои звезди, принудиха астрофизиците да предложат теорията за съществуването на хипотетична "тъмна материя", която подбужда тези явления. 

Нищо обаче в Стандартния модел не обяснява коя частица би съставлявала тази "тъмна материя".

"Ние следваме пътя, без да пропускаме никакви следи. Така че в крайна сметка ще разберем", казва професор Котвал.