Het resultaat van de bosonschokfysica was een misrekening, zeggen wetenschappers: ScienceAlert

Vorig jaar deed een nieuwe ontdekking in de deeltjesfysica wetenschappers opschrikken: een fundamenteel deeltje dat verantwoordelijk is voor een van de vier fundamentele krachten van het universum, was zwaarder dan verwacht.

De ontdekking van de discrepantie tussen theoretische en experimentele W-bosonmassa’s heeft nieuwe inzichten beloofd die verder gaan dan het standaardmodel, de theoretische blauwdruk die beschrijft hoe materie zich gedraagt.

Nu hebben wetenschappers dezelfde getallen opnieuw uitgevoerd met behulp van bijgewerkte technologie, en dit keer ontdekten ze dat de massa van het deeltje toch nauw aansluit bij de voorspellingen van het standaardmodel.

Hoewel dit betekent dat we misschien geen revolutionaire heroverweging van onze huidige theorie van de deeltjesfysica nodig hebben, kunnen we niet anders dan een beetje teleurgesteld zijn. Het standaardmodel van de deeltjesfysica blijft een hypothetische verklaring voor het universum om ons heen, maar tot nu toe heeft het de reeks tests die we hebben kunnen uitvoeren vrij goed doorstaan. Tegelijkertijd weten we dat er onverklaarbare hiaten zijn: het Standaardmodel verklaart bijvoorbeeld geen donkere materie, of zelfs zwaartekracht.

Hoewel het W-deeltje niet direct kan worden gemeten, kunnen de massa en energie die vrijkomen wanneer het vervalt dat wel. Om de stukjes weer in elkaar te zetten, is een weloverwogen aanpak en een solide uitgangspunt nodig om uit te zoeken hoe de botsende deeltjes bij elkaar blijven.

Het laatste onderzoek heranalyseerde gegevens uit 2011 van Atlas-experiment bij de Large Hadron Collider (LHC) op CERN in Zwitserland, met behulp van een herziene statistische benadering op basis van een beter begrip van de processen.

De onderzoekers zeggen dat hun nieuwe meting 16 procent nauwkeuriger is dan de vorige en een lagere mate van onzekerheid heeft, wat de resultaten van 2022 van de nu gesloten Tevatron-botser in de Amerikaanse staat Illinois in twijfel trekt.

“Hoewel het begrip van de detector en de effecten van bijdragen van elektrozwakke processen en de up-quark-achtergrond ongewijzigd blijven, is er aanzienlijke vooruitgang geboekt in het statistische raamwerk voor het extraheren van de massa van het W-boson uit de gegevens,” Hij schrijft Onderzoekers.

Voor dit nieuwe onderzoek richtte het team zich op deeltjesbotsingen waarbij het W-boson vervalt in lichtere deeltjes: elektronen, muonen en neutrino’s. Aanvullende gegevens die in 2017 werden verzameld, hielpen de bevindingen te valideren.

De Tevatron gemeten op 80.4335 GeV, een ogenschijnlijk klein maar significant verschil 80.357 GeV voorspeld door het standaardmodel. De meest recente meting van de massa van het W-boson is 80.360 GeV, wat het veel dichter bij de theoretisch verwachte massa brengt.

als een klasse van deeltjes, boson meting Net als het W-boson vergemakkelijkt het interacties tussen andere fundamentele deeltjes. Samen met het Z-boson is het W-boson cruciaal in processen als radioactief verval en kernfusie.

“Omdat er niet-gedetecteerde neutrino’s zijn in het verval van het deeltje, is het meten van de W-massa een van de meest uitdagende en nauwkeurige metingen bij hadron-colliders,” Hij zegt Deeltjesfysicus Andreas Hooker van het ATLAS-team op CERN.

“Het vereist een zeer zorgvuldige kalibratie van de energieën en koppels van de gemeten deeltjes, zorgvuldige evaluatie en uitstekende controle van onzekerheidsmodellen.”

Het is de moeite waard om in gedachten te houden dat dit op dit moment slechts een voorlopig resultaat is. Meer tests zijn nu aan de gang op meer recente gegevens. Als blijkt dat het standaardmodel de massa van het W-deeltje mist, zou dat wijzen op enkele nog onontdekte deeltjes en krachten. Voorlopig lijkt de reputatie van dit uitgangspunt veilig te zijn.

“Dit bijgewerkte resultaat van ATLAS biedt een rigoureuze test en bevestigt de consistentie van ons theoretische begrip van elektrozwakke interacties,” Hij zegt hoer.

U kunt een gedetailleerd artikel lezen over de nieuwe bevindingen CERN-website.