Fizikai nustatė kad elementarioji dalelė, vadinama W bozonu, atrodo 0,1 procento per sunki – tai nedidelis neatitikimas, galintis nuspėti didžiulį fundamentalios fizikos poslinkį.
Matavimas, pranešė balandžio 7 d žurnale Mokslas, gaunamas iš senovinio dalelių greitintuvo Fermi nacionalinėje greitintuvo laboratorijoje Batavia mieste, Ilinojaus valstijoje, kuris prieš dešimtmetį sugriovė savo galutinius protonus. Apytiksliai 400 „Fermilab“ greitintuvo detektoriaus (CDF) bendradarbiavimo narių toliau analizavo W bozonus, pagamintus greitintuvo, vadinamo Tevatron, ieškodami daugybės klaidų šaltinių, kad pasiektų neprilygstamą tikslumo lygį.
Jei W perteklius, palyginti su standartine teorine prognoze, gali būti patvirtintas nepriklausomai, radinys reikštų neatrastų dalelių ar jėgų egzistavimą ir lemtų pirmąjį reikšmingą kvantinės fizikos dėsnių perrašymą per pusę amžiaus.
„Tai būtų visiškas pokytis to, kaip mes matome pasaulį“, – pabrėžė, kad net gali konkuruoti su 2012 m. atrastu Higso bozonu. Svenas Heinemeyeris, Madrido Teorinės fizikos instituto fizikas, nepriklausantis CDF. „Higsai puikiai įsiliejo į anksčiau žinomą paveikslą. Tai būtų visiškai nauja sritis, į kurią reikia patekti.
Išvada padaryta tuo metu, kai fizikų bendruomenė trokšta standartinio dalelių fizikos modelio, ilgai vyravusio lygčių rinkinio, apimančio visas žinomas daleles ir jėgas, trūkumų. Yra žinoma, kad standartinis modelis yra neišsamus, todėl įvairios didžiulės paslaptys lieka neišspręstos, pavyzdžiui, tamsiosios materijos prigimtis. CDF bendradarbiavimo rezultatai kelia patikimą grėsmę standartiniam modeliui.
„Jie padarė šimtus gražių išmatavimų“, – sakė Aida El-Khadra, Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign fizikas teorinis. „Žinoma, kad jie yra atsargūs“.
Bet šampano dar niekas nepučia. Nors naujasis W masės matavimas, paimtas atskirai, labai skiriasi nuo standartinio modelio prognozės, kiti eksperimentai, sveriantys W, davė ne tokius dramatiškus (nors ir ne tokius tikslius) rezultatus. 2017 metaisPavyzdžiui, ATLAS eksperimentas Europos didžiajame hadronų greitintuve išmatavo W dalelės masę ir nustatė, kad jis tik plauku sunkesnis nei nurodyta standartiniame modelyje. CDF ir ATLAS susidūrimas rodo, kad viena ar abi grupės nepastebėjo kai kurių subtilių savo eksperimentų keistenybių.
„Norėčiau, kad tai būtų patvirtinta ir suprastume skirtumą nuo ankstesnių matavimų“, – sakė CERN, laboratorijos, kurioje yra didelis hadronų greitintuvas, fizikas ir ATLAS eksperimento narys Guillaume’as Unalas. „W bozonas turi būti vienodas abiejose Atlanto pusėse.
„Tai monumentalus kūrinys“, – sakė Frankas VilčekasNobelio premijos laureatas fizikas iš Masačusetso technologijos instituto, „tačiau labai sunku žinoti, ką su juo daryti“.
Silpni bozonai
W bozonai kartu su Z bozonais tarpininkauja silpnajai jėgai, vienai iš keturių visatos pagrindinių jėgų. Skirtingai nuo gravitacijos, elektromagnetizmo ir stiprios jėgos, silpnoji jėga ne tiek stumia ir netraukia, kiek paverčia sunkesnėmis dalelėmis į lengvesnes. Pavyzdžiui, miuonas spontaniškai skyla į W bozoną ir neutriną, o W tampa elektronu ir kitu neutrinu. Susijęs subatominės formos keitimas sukelia radioaktyvumą ir padeda išlaikyti saulę.
Įvairūs eksperimentai matavo W ir Z bozonų masę per pastaruosius 40 metų. W bozono masė pasirodė ypač viliojanti taikinys. Nors kitos dalelių masės turi būti tiesiog išmatuotos ir priimtos kaip gamtos faktai, W masę galima numatyti standartinėse modelio lygtyse sujungus keletą kitų išmatuojamų kvantinių savybių.