قام فريق من الباحثين في مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN بقياس كتلة البوزون W ووجدوا أنها تتماشى مع النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، الشامل النظرية التي تصف القوى الأساسية الأربعة وخصائصها من أصغر وحدات المادة.
ال عدادات اكتشاف الفريق أ القياس الدقيق الذي تم إجراؤه العام الماضي بالتعاون مع مئات العلماء في تعاون CDF ، الذين فوجئوا بسعادة عندما اكتشفوا أن W boson ، وهو جسيم أولي مسؤول عن قوة نووية ضعيفة، كان أكبر بكثير مما كان يعتقد سابقًا – اكتشاف خالف توقعات النموذج القياسي.
ال ~73 تناقض ميغا إلكترون فولت بين القياسين هو الفرق بين الكتلة الحقيقية للبوزون التي تتفق تقريبًا مع النموذج القياسي وتتعارض معها بشكل كبير.
فريق سيرن أعلن نتيجتهم خلال مؤتمر Rencontres de Moriond الشهر الماضي. الرقم يأتي من أ إعادة تحليل ما يقرب من 14 مليون بوزون مرشح ناتج عن تصادم بين البروتونات في مصادم هادرون الكبير كجزء من تجربة ATLAS في عام 2011.
هم وجدت كتلة بوزون 80،360 ± 16 MeV و 10 MeV أقل و 16٪ أكثر دقة من التقدير السابق من ATLAS ، وفقًا لـ إصدار CERN.
قال أندرياس هوكر ، المتحدث باسم تجربة أطلس ، في يطلق.
لكن الأمور ليست بهذه البساطة. في العام الماضي ، تعاون CDF قياس كتلة البوزون لتكون 80433 ± 9 ميغا إلكترون فولت ، بناءً على التصادمات التي حدثت في مسرع تيفاترون التابع لشركة فيرميلاب في إلينوي ، في عام 2011 أيضًا (تم إيقاف تشغيل Tevatron بعد فترة وجيزة من التشغيل التجريبي لعام 2011).
يبدو الفرق بين القياسين اللذين تم إجراؤهما في CERN و Fermilab صغيرًا ، لكنه “ضخمة على نطاق دون ذري ولها آثار كبيرة على النموذج القياسي. بالنسبة للمنظور ، فإن كتلة البوزون المقدرة لـ CDF Collaboration تبلغ حوالي 80 ضعف كتلة البروتون.
قال أشوتوش كوتوال ، عالم فيزياء بجامعة ديوك وعضو من تعاون CDF ، في رسالة بريد إلكتروني إلى Gizmodo. “إعادة التحليل تستخدم أساسًا نفس التقنية المستخدمة في المنشور السابق. ومن المثير للاهتمام أنه تم إصدار بيان صحفي للإعلان عن تحليل معدَّل للبيانات القديمة “.
وأضاف كوتوال: “لا يزال قياس CDF هو القياس الأكثر دقة في العالم لكتلة W بوزون”.
تيهذه التجارب المنفصلة ، والتي تشمل معًا آلاف العلماء، بأرقام مختلفة جدًا لكتلة هذا الجسيم الأساسي. لم يتعرف أي من الفريقين على أي خطأ في نهجهم.
قال ديفيد توباك ، الفيزيائي في جامعة تكساس إيه آند إم والمتحدث باسم CDF Collaboration: “لقد أمضينا العام الماضي في عرض النتائج في جميع أنحاء العالم ، ولم يتم العثور على مخاوف جوهرية بشأن الأساليب أو عمليات التحقق المتقاطعة”. ، في رسالة بريد إلكتروني إلى Gizmodo. “تم عقد مجموعة من عمليات التعاون من جميع أنحاء العالم لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم فهم الاختلافات ، كما أنهم لم يتوصلوا إلى تفسير للاختلافات.”
ماذا يحصل؟ كان النموذج القياسي هو الإطار التوجيهي لفهمنا لفيزياء الجسيمات منذ أوائل السبعينيات. إنها ليست مثالية ، حقيقة يدركها علماء الفيزياء جيدًا: T.لا يفسر النموذج المادة المظلمة ، المصطلح الشامل للغموض شئ ما لا يمكننا أن نلاحظ مباشرة ، الطاقة المظلمة ، التي تتكون 68٪ الكون و يبدو أنها مسؤولة عن تمدد الكون المتسارع ، أو الجاذبية ، وهي قوة أساسية في حياتنا كلها ولكن لا يبدو أنها موجودة على المقاييس دون الذرية.
يساعد الحصول على قياسات دقيقة للجسيمات الأساسية مثل بوزون W علماء الفيزياء على فهم حدود النموذج القياسي ؛ بمجرد تحديد هذه الحدود ، من الأفضل إعداد العلماء ل يكتشف اشياء جديدة.
بعبارة أخرى ، تنتشر المجهولات المعروفة في العالم دون الذري ، وأحيانًا يكون الحصول على نتائج أحمق حقًا هو شيء جيد. اكتشاف ما هو الاكتشاف الحقيقي وما هو حظ في البيانات هو التحدي.
قال توباك التي قد يغريها بعض الناس استنتج أن القياس باستخدام أصغر أشرطة خطأ أو الأقل اختلافًا عن تقدير النموذج القياسي – أي رقم ATLAS– هو الصحيح.
“لست مهتمًا بالبساطة. CDF ليست مهتمة بالبساطة. العلم لا يقدم “الحقيقة”. قال توباك: “إنها تقدم أفضل فهم لدينا للحظة”. “نتطلع إلى نشر ATLAS لوقائع مؤتمراتهم بكل التفاصيل الدموية ، حتى نتمكن من فهمها على نفس المستوى الذي نفهمه نحن “.
إلى جانب عمل CDF وتحليل ATLAS الأخير ، من المتوقع المزيد من قياسات بوزون W من ATLAS ، و Compact Muon Solenoid ، و LHCb ، وكلها تجارب كبيرة على طول هادرون مصادم.
من الممكن أن يكون مصادم الهادرونات الكبير كذلك ببساطة طاقة منخفضة للغاية لإنتاجها الجسيمات التي يمكن أن تساعد في توضيح ما يغفله النموذج القياسي. إذا كان الأمر كذلك ، فسنضطر إلى الانتظار ترقية LHC أو أ مصادم أكثر ضخامة للحث على تفاعلات جديدة بين الجسيمات.
المزيد: بعد 10 سنوات من بوزون هيغز ، ما هو الشيء الكبير التالي للفيزياء؟
اكتشاف المزيد من نص كم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
