إن أدق قياس لكتلة البوزون W ينحرف عن النموذج القياسي

بعد 10 سنوات من التحليل والتحقق من صحة متعددة ، قام باحثو مشروع CDF التعاوني بقيادة معمل فرمي الوطني للمسرعات (Fermilab) أن لديهم أدق قياسات لكتلة بوزونات دبليو، حامل أحد التفاعلات الفيزيائية الأساسية الأربعة. تشير النتائج إلى أنه يجب تحسين النموذج القياسي أو توسيعه.

نحن نعلم التفاعلات الجسدية الأساسية الأربعة: الجاذبية الأرضية, ضعف, الكهرومغناطيسي اوند تفاعل قوي. ث-بوسون هو الناقل للتفاعل الضعيف. بناءً على بيانات من كاشف المصادم في Fermilab (CDF) ، حدد العلماء في Fermilab كتلة بوزون W بدقة 0,01٪. القياس هو ضعف الدقة كما كان من قبل. بمجرد التأسيس ، استخدم العلماء القيمة الجديدة لاختبار النموذج القياسي.

 مصدر الصورة: Pixabay / هؤلاء

لقد أجرينا عددًا كبيرًا من الإصلاحات والفحوصات الإضافية. وبذلك ، نحسن فهمنا لـ كاشف الجسيمات نفسها وكذلك التطورات في الفهم النظري والتجريبي لتفاعل بوزونات دبليو مع الجسيمات الأخرى في الاعتبار. عندما أجرينا جميع الحسابات في النهاية ، وجدنا أنها انحرفت عن تنبؤات النموذج القياسي ، "كما يقول أشوتوش ف. كوتوال من جامعة ديوك ، الذي قاد المجموعة التي أجرت الحسابات. إنه واحد من 400 عالم يعملون في إطار تعاون CDF نعمل معا.

تتفق القياسات الجديدة في كثير من النواحي مع القياسات السابقة ث بوزونتوافق ، ولكن تحيد عنها في عدد من النواحي. لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من التحقيقات. هذه نتائج مثيرة للاهتمام للغاية ، لكن يجب تأكيدها من خلال تجارب أخرى لشرحها بالكامل ، كما يقول المدير المساعد لـ Fermilab Joe Lykken.

البوزون W ، الناقل للتفاعل الضعيف ، مسؤول ، من بين أمور أخرى ، عن العمليات التي تجعل الشمس تشرق وتتسبب في تحلل الجسيمات. فيرميلاب Fermilab ، وهو ذو قيمة عالية جدًا للعلم مسرع تيفاترون لديها كمية هائلة من البيانات التي تم جمعها بين عامي 1985 و 2011. تم إجراء قياسات CDF على مدار سنوات عديدة. تم إخفاء نتائج هذه القياسات في البيانات التي كان لابد من تحليلها بالتفصيل. يقول كريس هايز ، الفيزيائي بجامعة أكسفورد ، عندما حصلنا عليها أخيرًا ، شعرنا بالدهشة.

كتلة W boson أكبر بحوالي 80 مرة من البروتون وحوالي 80.000 MeV / c2. لقد حدد العلماء في Fermilab الآن هذه الطريقة. بفضل عملهم ، نعلم الآن أنه 80،433 ± 9 MeV / c2. هذه النتيجة على أساس البحث من قبل 4,2 مليون بوزون واطن نفذت في فيرميلاب.

على مدار الأربعين عامًا الماضية ، جعلت التجارب على العديد من المسرعات من الممكن دراسة بوزونات دبليو يسمح. هذه قياسات صعبة ومعقدة للغاية يتم صقلها باستمرار. لقد استمر عملنا لسنوات عديدة. لقد أجرينا القياسات الأكثر دقة ، لذلك يمكننا أن نستنتج أن هناك تناقضًا بين القيمة المقاسة والقيمة المتوقعة "، كما يقول المتحدث باسم تعاون CDF جيوجريو تشياريلي من المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء النووية.

أدق حساب لكتلة بوزونات دبليو استنادًا إلى النموذج القياسي - تلك التي تستند إلى قياسات كتل كوارك القمة و بوزونات هيغز - يعطي نتيجة 80 ± 357 MeV / c6. لذا فإن الاختلاف بين الحسابات النظرية والقياسات التي تم إجراؤها واضح. الآن يجب على مؤلفي التجارب الإضافية والفيزيائيين النظريين محاولة شرحها. إذا كان الاختلاف بين النتائج التجريبية والحسابات النظرية ناتجًا عن وجود تفاعل جديد - وهذا مجرد احتمال واحد - فيجب أن تكشفه التجارب المستقبلية.