اكتشاف جسيمات W boson “الاستثنائي” يتناقض مع فهم كيفية عمل الكون | علم

بعد عقد من القياسات المعقدة ، أعلن العلماء أن الجسيم الأساسي – البوزون W – أكبر بكثير من حجم النظرية ، مما يهز أساس فهمنا لكيفية عمل الكون.

تستند هذه الأسس إلى النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، وهي أفضل نظرية يمكن للعلماء من خلالها وصف اللبنات الأساسية للكون ، وما هي القوى التي تتحكم فيها.

W boson هو جسيم أولي مشحون كهربائيًا يتحكم في ما يسمى بالقوة الضعيفة ، والتي تعد إحدى القوى الأساسية الأربعة للطبيعة ، وبالتالي فهي عمود النموذج الثابت.

ومع ذلك ، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في مجلة Science ، فإن القياس الأكثر دقة لـ W Boson يتعارض بشكل مباشر مع قواعد النموذج القياسي.

قال أشوتوش جودوال ، الفيزيائي بجامعة ديوك ، الذي قاد الدراسة ، إن الأمر استغرق أكثر من 400 عالم على مدى 10 سنوات لتسجيل ودراسة “بيانات حول 450 تريليون تصادم”.

هذه الاصطدامات – التي تم إجراؤها عن طريق تكسير الجسيمات معًا بسرعة مذهلة لدراستها – كانت ناجمة عن تصادمات Deutron في ولاية إلينوي الأمريكية.

كان أقوى مسرع للجسيمات في العالم حتى عام 2009 ، عندما تم استبداله بتصادم Big Hatron بالقرب من جنيف ، والذي اشتهر بملاحظة بوزون هيغز بعد بضع سنوات.

توقفت DeVotron عن العمل في عام 2011 ، لكن العلماء في Collider Detector في Fermilap (CDF) ظلوا يسحقون الأرقام منذ ذلك الحين.

قال هاري كليف ، عالم فيزياء الجسيمات في جامعة كامبريدج والذي يعمل في مصادم الهادرونات الكبير ، إن النموذج القياسي هو “أكثر النظريات والنظرية العلمية نجاحًا على الإطلاق – يمكن أن ينتج تنبؤات دقيقة بشكل مذهل”.

ولكن إذا ثبت أن هذه التنبؤات خاطئة ، فلا يمكن تغييرها ببساطة.

قال كليف: “إنه مثل منزل من الورق المقوى ، تسحبه كثيرًا جدًا وينهار كل شيء”.

لكن النموذج القياسي لا يخلو من تعقيداته. على سبيل المثال ، لا تفسر المادة المظلمة التي تعتبر 95٪ من الكون.

علاوة على ذلك ، قال الفيزيائيون في مقال علمي تكميلي إنه “تم الكشف مؤخرًا عن بعض التشققات في النموذج القياسي”.

قال جودوول: “في هيكل هذه القرائن التي تشير إلى وجود قطع مفقودة في النموذج القياسي ، قدمنا ​​دليلاً آخر أكثر إثارة للاهتمام وأكبر نوعًا ما”.

يتوقع جون ستارك ، الفيزيائي ومدير الأبحاث في معهد CNRS الفرنسي ، أن “هذا اكتشاف رئيسي أو مشكلة في تحليل البيانات” و “مناقشات ساخنة للغاية في السنوات المقبلة”.

وقال: “الادعاءات غير العادية تتطلب أدلة غير عادية”.

قال علماء CDF إنهم حددوا كتلة بوزون W بدقة 0.01٪ – ضعف دقة المحاولات السابقة.

وقارنوها بغوريلا 350 كجم (800 رطل) تزن 40 جرامًا (1.5 أونصة).

ووجدوا أنه يختلف عن تنبؤ النموذج القياسي بسبعة انحرافات معيارية ، تُعرف أيضًا باسم سيجما.

قال كليف إذا قمت بقلب عملة معدنية ، “لحسن الحظ ، فإن فرصة الحصول على خمسة سيجما هي واحد من كل ثلاثة ملايين ونصف المليون”.

“إذا كان هذا صحيحًا ، ولم يكن هناك سوء فهم لكيفية إجراء بعض التحيز أو الحسابات الرسمية ، فهذه مشكلة كبيرة ، لأنها تعني أن هناك عنصرًا أساسيًا جديدًا في كوننا لم نكتشفه بعد.”

ومع ذلك ، أضاف: “إذا كنت ستقول شيئًا كبيرًا بقدر ما كسرنا النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، فقد تم اكتشاف المزيد من الجسيمات الجديدة ، فقد تحتاج إلى أكثر من قياس واحد لإقناع الناس بذلك. أكثر من قياس “.

قال المتحدث باسم CDF David Tobek: “الآن تسعى جمعية الفيزياء النظرية وتجارب أخرى إلى متابعة هذا الأمر وتسليط الضوء على هذا اللغز”.

بعد عقد من القياسات ، لم يكتمل جدار Godwall بعد.

“نحن نتبع القرائن ، دون أن ندخر وسعا. لنكتشف ما يعنيه هذا.”