Rezultati decenijske analize u kojoj su naučnici merili masu W bozona nagoveštavaju da ove elementarne čestice imaju znatno veću masu nego što predviđa Standardni model fizike elementarnih čestica. Ukoliko bi ovo otkriće bilo potvrđeno, neminovno bi bili uzdrmani temeljni zakoni kvantne fizike.
Fizičari su otkrili da je masa elementarne čestice koja se zove W bozon za 0,1 veća – mala razlika koja bi mogla da nagovesti ogroman pomak u fizici elementarnih čestica.
Mapa elementarnih čestica
Rezultati merenja, objavljeni u časopisu Sajens, ustanovljeni su na jednom od starijih modela sudarača čestica u Nacionalnoj akceleratorskoj laboratoriji „Fermi“ u Bataviji, u Ilinoisu, koji je poslednji put razbio protone pre jedne decenije.
Oko četiristo članova naučnog tima Collider Detector Fermilab (CDF) nastavilo je da analizira W bozone koje proizveo sudarač, nazvan Tevatron, tražeći moguće izvore grešaka kako bi dostigli što veći nivo preciznosti.
Ugroženi osnovni postulati kvantne fizike
Ako se ovaj višak mase W bozona u odnosu na standardno teorijsko predviđanje može nezavisno potvrditi, nalaz bi implicirao postojanje neotkrivenih čestica ili sila i zahtevao bi temeljno preispitivanje zakona kvantne fizike iz prethodnih pola veka.
„Ovo bi bila potpuna promena u načinu na koji mi vidimo svet“, naglašava Sven Hajnemajer, fizičar Instituta za teorijsku fiziku u Madridu, koji nije bio deo tima sa CDF-a. „Higsovi bozoni se dobro uklapaju u ranije poznatu sliku. Ovo bi bila potpuno nova oblast u koju tek treba ući“, naglašava Hajnemajer.
Ovo otkriće se pojavilo u trenutku kada zajednica fizičara nastoji da otkrije mane u Standardnom modelu elementarnih čestica, skupu jednačina koji obuhvata sve poznate čestice i sile.
Poznato je da je Standardni model nekompletan i da u njemu postoje velike nepoznanice i misterije, kao što je, na primer, priroda tamne materije.
Međutim, naučna zajednica je i dalje uzdržana i ne proslavlja novo otkriće. Dok novo merenje mase W bozona, uzeto samo za sebe, uveliko odstupa od predviđanja Standardnog modela, drugi eksperimenti koji su se bavili ovim merenjima, dali su manje dramatične (iako manje precizne) rezultate.
Godine 2017, na primer, ATLAS eksperiment na evropskom Velikom hadronskom sudaraču, izmerio je masu W čestice i otkrio da ima neznatno veću masu od onoga što kaže Standardni model. Sukob između CDF-a i ATLAS-a sugeriše da su jedna ili obe grupe istraživača prevideli neke suptilne karakteristike svojih eksperimenata.
„Želeo bih da to bude potvrđeno i da razumem razliku u odnosu na ranija merenja“, insistira Gijom Unal, fizičar u Cernovoj laboratoriji i član eksperimenta ATLAS. „W bozon mora biti isti sa obe strane Atlantika“.
„To je monumentalan rad“, rekao je Frenk Vilček, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku sa Tehnološkog instituta u Masačusetsu, „Ali je teško odrediti šta da se radi s njim“.
Slabi bozoni
W bozoni, zajedno sa Z bozonima, posreduju u slaboj sili, jednoj od četiri fundamentalne sile univerzuma. Za razliku od gravitacije, elektromagnetizma i jake sile, slaba sila ne gura ili vuče toliko, već pretvara teže čestice u lakše.
Mion (negativno naelektrisana elementarna čestica koja zajedno sa elektronom i tau česticom spada u grupu leptona) spontano se raspada u W bozon i neutrino, na primer, a W bozon tada postaje elektron i drugi neutrino (nenaelektrisane čestice koje spadaju u fermione).
Povezana subatomska promena oblika uzrokuje radioaktivnost i pomaže da Sunce sija.
Tokom poslednjih 40 godina u različitim eksperimentima su merena mase W i Z bozona. Masa W bozona se pokazala posebno privlačnom metom.
Dok se masa drugih čestica jednostavno mora izmeriti i prihvatiti kao prirodna činjenica, masa W bozona se može predvideti kombinovanjem pregršt drugih merljivih kvantnih svojstava u jednačinama Standardnog modela.
Decenijama, eksperimentatori u Fermilabu i drugde su koristili mrežu veza koja okružuje W bozon kako bi pokušali da otkriju dodatne čestice.
Kada su istraživači imali tačna merenja pojmova koji najviše utiču na masu W čestice – brojeva poput jačine elektromagnetne sile i mase Z – mogli su da utvrde efekte koji povlače njenu masu.
Ovaj pristup je omogućio fizičarima da predvide masu čestice zvane vrhunski kvark, koja dodaje masu W bozonu, neposredno pre otkrića vrhunskog kvarka 1995. godine. I ponovili su podvig dvehiljaditih da bi predvideli masu Higsovog bozona, pre nego što je otkriven.
Knjige savremenih novosadskih autora koje morate da pročitate
Preuzmite android aplikaciju.
