Naukowcy z CERN zważyli bozon W. Wyniku znów nie da się wytłumaczyć

Niemal dokładnie rok temu, w kwietniu 2022 roku naukowcy z Fermilab poinformowali o przełomowym, jak się wtedy zdawało, niezwykle precyzyjnym pomiarze masy bozonu W, czyli jednej z cząstek elementarnych pośredniczącej w oddziaływaniach słabych. Sam pomiar był przełomowy z dwóch powodów. Przede wszystkim miał on zweryfikować poprawność Modelu Standardowego, teorii opisującej fizykę cząstek elementarnych, a tym samym to, czym tak naprawdę jest świat, z czego się składa i co utrzymuje go w całości. Po drugie, pomiar okazał się przełomowy dlatego, że jego wynik nijak nie zgadzał się z przewidywaniami Modelu Standardowego. Naukowcy niemal momentalnie poczuli poważny ból głowy. Czy Model Standardowy jest błędny? Czego jeszcze nie wiemy o wszechświecie? Gdzie popełniliśmy błąd? Takie pytania z pewnością rok temu kłębiły się w głowach pracowników wielu instytutów naukowych na całym świecie. No to mamy kolejny zwrot akcji.
Radek Kosarzycki
03.04.2023|Przeczytasz w 3 minuty
Naukowcy z CERN zważyli bozon W. Wyniku znów nie da się wytłumaczyć

Uzyskanie ubiegłorocznego wyniku, w którym masę bozonu W ustalono na poziomie 80 433±9 MeV/c2 pochłonęło ponad dziesięć lat. W tym czasie fizycy pieczołowicie analizowali dane zebrane w latach 1985-2011. Problem jednak w tym, że Model Standardowy wskazywał, że masa cząstki wynosi 80 357±6 MeV/c2. Niemal natychmiast pojawiły się pytania o to, czy za ewidentną różnicą między rzeczywistością a teorią nie stoją jakieś nowe cząstki elementarne, czy też nowy rodzaj oddziaływania. Oczywiście jedną z możliwości był błąd w procesie analizy danych, aczkolwiek naukowcy przekonywali, że dołożyli wszelkich starań, aby otrzymać prawidłowy wynik.

Czytaj także: Bozon W ma większą masę niż zakładano. Nowe odkrycie może zmienić postrzeganie wszechświata

Masa bozonu W to gra o wielką stawkę

Jakby nie patrzeć, gdyby naukowcom udało się otrzymać wynik zgadzający się z obliczeniami teoretycznymi wynikającymi z Modelu Standardowego dowiedliby jego prawidłowości. Fizycy wiedzieliby, że wyposażeni są we właściwy oręż w walce o wiedze o podstawy rzeczywistości, w jakiej wszyscy się znajdujemy. Potwierdzenie wyniku niezgodnego z Modelem Standardowym oznaczałoby, że znów czegoś nie rozumiemy, i że Model Standardowy wymaga modyfikacji.

W tym momencie do gry wchodzi eksperyment ATLAS prowadzony w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Właśnie za pomocą tego urządzenia obliczono po raz kolejny masę bozonu W. Wynik? 80 360 MeV. Zaraz, zaraz… Jaką masę przewidywał dla tej cząstki Model Standardowy? 80 357±6 MeV/c2, czyli wychodzi na to, że Model Standardowy nie został w żaden sposób podważony. Wyniki eksperymentu zostały upublicznione 23 marca na konferencji w La Thuile we Włoszech.

Jakby tego było mało, naukowcy podkreślają, że wynik ten jest obarczony znacznie niższą niepewnością niż poprzedni uzyskany przez ten sam zespół w 2018 roku.

No dobrze, ale co z przełomowym wynikiem z 2022 roku?

Z pewnością nowy wynik uzyskany w CERN zwiększa szansę na to, że błędem obarczony jest jednak wynik uzyskany przez naukowców z Fermilab, a Model Standardowy nadal prawidłowo opisuje świat, w którym żyjemy na poziomie cząstek elementarnych. Nie zmienia to jednak faktu, że naukowcy nadal będą stali przed wyzwaniem wyjaśnienia nieścisłości między tymi wynikami. Na razie mamy swoiste 1:1. Nie wiadomo zatem, który wynik jest prawidłowy. Gdyby w najbliższych latach pojawiło się więcej wyników zbliżonych do jednej z tych dwóch opcji, można by było podejrzewać, że błąd popełnili autorzy, którzy przedstawili wynik, którego nikt nie jest w stanie zreplikować. Pozostaje zatem czekać na przyszłe wyniki kolejnych eksperymentów.

UdostępnijTwitter