Undersøgelse giver bevis for ny fysik

Er standardmodellen for partikelfysik forkert på nøglepunkter? For nylig har der været en stigning i eksperimentelle observationer, der afviger fra forudsigelserne i denne bredt accepterede fysiske teori. En aktuel undersøgelse fra universitetet i Bonn giver nu endnu stærkere beviser for eksistensen af ​​"ny fysik." Den endelige version af papiret er nu offentliggjort i tidsskriftet Fysik bogstaver B . Hovedforfatter Chien-Yeah Seng vil præsentere resultaterne i midten af ​​oktober på efterårsmødet i U.S. Physical Society.

Standardmodellen for partikelfysik beskriver de byggesten, der udgør verden – os mennesker, sandkornene på stranden, havvandet, som vi afkøler os i, men også solen, der brænder ned på os. Modellen forklarer også, hvilke kræfter der virker mellem disse elementarpartikler, og giver os mulighed for at forstå mange fysiske fænomener.

"Imidlertid, der er også spørgsmål, som denne teori ikke kan besvare, " forklarer Dr. Chien-Yeah Seng, en postdoc-forsker ved Helmholtz Institute for Radiation and Nuclear Physics ved universitetet i Bonn. "For eksempel, de fleste forskere antager, at 95 procent af vores univers består af mørkt stof og mørk energi, som vi ikke kan opdage direkte med vores måleinstrumenter. Men eksistensen af ​​disse mystiske komponenter kan ikke udledes af standardmodellen."

Mange forskere antager derfor, at standardmodellen endnu ikke er det ultimative svar, men skal suppleres eller ligefrem ændres grundlæggende. Et stigende antal eksperimentelle fund peger også i denne retning, for eksempel dem, der vedrører de såkaldte kaoners forfald. Disse partikler er en del af kosmiske stråler, der udgår fra stjerner og galakser. De er ikke stabile, men forfalder i gennemsnit efter et par milliarddele af et sekund.

Lille uoverensstemmelse mellem måling og teori

En parameter i standardmodellen kaldet Vus beskriver dette henfald. Dens værdi kan udvindes matematisk fra måledata fra eksperimenter. Imidlertid, hvis dette gøres for forskellige henfaldsveje for kaoner, forskellige resultater opnås for Vus. "Dette kunne være en indikation af fysik ud over standardmodellen, ", forklarer Seng.

Men det er ikke helt sikkert. Dette skyldes, at der grundlæggende er tre mulige årsager til denne uoverensstemmelse:Først og fremmest, målingerne i forsøgene kan være forkerte eller for unøjagtige. Sekund, måske er beregningen af ​​de relevante henfald under Standardmodellen ikke præcis nok. Eller, tredje, Standardmodellen er faktisk forkert på dette tidspunkt. "Den første forklaring anses nu for usandsynlig, " understreger prof. Dr. Ulf Meißner fra Helmholtz Instituttet. "For det første, det er nu muligt at bestemme Vus eksperimentelt med stigende præcision. Sekund, disse målinger er nu blevet gentaget mange gange."

Er teorien forkert? Eller er beregningen for unøjagtig?

Imidlertid, det er stadig uklart, om beregningerne af henfaldene inden for rammerne af Standardmodellen er præcise nok til at udtrække Vus. Dette skyldes, at det kun er muligt at beregne disse i tilnærmelsesvis grad, og kun med brug af ekstremt kraftfulde supercomputere. Udover, selv de hurtigste computere ville på nuværende tidspunkt have travlt i årtier for at opnå en tilstrækkelig høj beregningsnøjagtighed. "Imidlertid, vi har brug for høj nøjagtighed for at være tilstrækkelig sikre på, at uoverensstemmelsen mellem Vus-værdierne faktisk er en indikation af en fejl i standardmodellen, " understreger Seng.

Sammen med kolleger, den unge forsker fra Malaysia har nu udviklet en metode, der kan forkorte regnetiden markant. "At gøre det, vi opdelte problemet - nøjagtigt at udtrække Vus - i mange enklere underproblemer, " siger han. "Dette gjorde det muligt at bestemme værdien af ​​Vus ud fra kaon-henfald meget hurtigere og mere nøjagtigt end før."

Beviser for en 'ny fysik' intensiveres

Resultaterne bekræfter uoverensstemmelsen mellem Vus-værdierne. Beviset for en "ny fysik" ud over Standardmodellen er derfor blevet stærkere. "Vi kan ikke være helt sikre endnu, selvom, " siger Seng, som vil præsentere sine resultater i midten af ​​oktober på efterårsmødet i American Physical Society. "For det, vores beregninger skal blive en smule mere præcise. Men hvis vores resultater bekræftes, det ville helt sikkert være et af de vigtigste fund inden for partikelfysik i de senere år."