Nøglepartikel vejer lidt tungt, forvirrende fysikere

Den store forklaring, fysikere bruger til at beskrive, hvordan universet fungerer, kan have nogle store nye fejl at lappe, efter at en fundamental partikel blev fundet at have mere masse, end forskerne troede.

"Det er ikke bare noget, der er galt," sagde Dave Toback, en partikelfysiker ved Texas A&M University og en talsmand for den amerikanske regerings Fermi National Accelerator Lab, som udførte eksperimenterne. Hvis det replikeres af andre laboratorier, "betyder det bogstaveligt talt, at noget grundlæggende i vores forståelse af naturen er forkert."

Fysikerne på laboratoriet styrtede partikler sammen over ti år og målte massen af ​​4 millioner W bosoner. Disse subatomære partikler er ansvarlige for en fundamental kraft i atomernes centrum, og de eksisterer kun i en brøkdel af et sekund, før de henfalder til andre partikler.

"De dukker konstant ind og ud af eksistensen i universets kvanteskum," sagde Toback.

Forskellen i masse fra, hvad den fremherskende teori om universet forudsiger, er for stor til at være en afrundingsfejl eller noget, der let kan bortforklares, ifølge undersøgelsen foretaget af et hold på 400 videnskabsmænd fra hele verden offentliggjort torsdag i tidsskriftet Science .

Resultatet er så ekstraordinært, at det skal bekræftes af et andet eksperiment, siger videnskabsmænd. Hvis det bekræftes, ville det give et af de største problemer til dato med videnskabsmænds detaljerede regelbog for kosmos, kaldet standardmodellen.

Duke University fysiker Ashutosh V. Kotwal, projektlederen for analyse, sagde, at det er som at opdage, at der er et skjult rum i dit hus.

Forskere spekulerede i, at der kan være en uopdaget partikel, der interagerer med W-bosonen, som kunne forklare forskellen. Måske kan mørkt stof, en anden dårligt forstået komponent af universet, spille en rolle. Eller måske er der bare ny fysik involveret, som de bare ikke forstår i øjeblikket, sagde forskere.

Standardmodellen siger, at en W-boson skal måle 80.357.000.000 elektronvolt, plus eller minus seks millioner.

"Vi fandt det lidt mere end det. Ikke så meget, men det er nok," sagde Giorgio Chiarelli, en anden videnskabsmand for Fermi-holdet og forskningsdirektør for det italienske nationale institut for kernefysik. Fermi-teamets skala satte W-bosonet til en heftigere 80.433.000.000 elektronvolt, plus eller minus ni.

Det virker ikke som en stor forskel, men det er en enorm forskel i den subatomære verden.

Men både holdet og eksperter, der ikke er involveret i forskningen, sagde, at en så stor påstand kræver ekstra bevis fra et andet hold, som de ikke har endnu.

"Det er en utrolig delikat måling, den kræver forståelse for forskellige kalibreringer af forskellige små effekter," sagde Claudio Campagnari, en partikelfysiker ved University of California Santa Barbara, som ikke var en del af Fermi-teamet. "These guys are really good. And I take them very seriously. But I think at the end of the day what we need is a confirmation by another experiment."

Earlier, less precise measurements of the W boson by other teams found it to be lighter than predicted, so "maybe there is just something wonky about this experiment," said Caltech physicist Sean M. Carroll, who wasn't part of the research and said it is "absolutely worth taking very seriously."

The finding is important because of its potential effect on the standard model of physics.

"Nature has facts," Duke's Kotwal said. "The model is the way we understand those facts."

Scientists have long known the standard model isn't perfect. It doesn't explain dark matter or gravity well. If scientists have to go in and tinker with it to explain these findings they have to make sure it doesn't throw out of whack mathematical equations that now explain and predict other particles and forces well, researchers said.

It is a recurring problem with the model. A year ago a different team found another problem with the standard model and how muons react.

"Quantum mechanics is really beautiful and weird," Toback said. "Anyone who has not been deeply troubled by quantum mechanics has not understood it." + Udforsk yderligere

The most precise-ever measurement of W boson mass suggests the standard model needs improvement

© 2022 The Associated Press. Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsendes, omskrives eller videredistribueres uden tilladelse.