Penemuan mengejutkan mengancam untuk menjungkirbalikkan Model Standar fisika partikel

Penemuan mengejutkan mengancam untuk menjungkirbalikkan Mannequin Standar fisika partikel

Setelah analisis selama satu dekade, kolaborasi fisikawan telah membuat pengukuran massa partikel kunci yang paling tepat – dan mungkin mengungkap fisika seperti yang kita kenal. Pengukuran baru berbeda secara drastis dari prediksi berdasarkan Mannequin Standar, mengisyaratkan fisika baru.

Sejak dikembangkan pada tahun 1970-an, Mannequin Standar fisika partikel telah sangat berhasil menjelaskan interaksi partikel dan sebagian besar gaya elementary. Itu tidak mencakup semuanya – bagian utama yang hilang termasuk materi gelap dan bahkan gravitasi – tetapi apa yang dicakupnya, tercakup dengan sangat baik, secara konsisten bertahan terhadap eksperimen yang menguji prediksinya.

Tapi sekarang, partikel yang dipelajari dengan baik mungkin mengancam untuk membuat lubang dalam mannequin yang rapi itu. Massa partikel dapat dihitung melalui hubungannya dengan partikel lain dalam Mannequin Standar, dan massa yang diprediksi ini kemudian dapat dibandingkan dengan pengukuran aktual yang dilakukan dalam penumbuk partikel, untuk menguji konsistensi inside Mannequin Standar. Proses ini sekarang telah menyebabkan perbedaan besar, berkat partikel sederhana yang disebut boson W.

W boson adalah partikel elementer yang membawa gaya lemah, menengahi proses nuklir seperti yang bekerja di Matahari. Menurut Mannequin Standar, massa mereka terkait dengan massa boson Higgs dan partikel subatomik yang disebut quark atas. Dalam sebuah studi baru, hampir 400 ilmuwan yang bekerja sama dengan Collider Detector at Fermilab (CDF) menghabiskan satu dekade untuk memeriksa 4,2 juta kandidat boson W yang dikumpulkan dari information 26 tahun di Collider Tevatron. Dari harta karun ini, tim mampu menghitung massa boson W hingga 0,01 persen, menjadikannya dua kali lebih presisi dari pengukuran terbaik sebelumnya.

Dengan perhitungan mereka, boson W memiliki massa 80.433,5 Mega-elektronvolt (MeV), dengan ketidakpastian hanya 9,4 MeV di kedua sisi. Itu dalam kisaran beberapa pengukuran sebelumnya, tetapi jauh di luar yang diprediksi oleh Mannequin Standar, yang menempatkannya pada 80.357 MeV, memberi atau menerima 6 MeV. Itu berarti nilai baru itu meleset tujuh standar deviasi.

Lebih lanjut mengukuhkan anomali, massa W boson juga baru-baru ini diukur menggunakan information dari Massive Hadron Collider, dalam sebuah makalah diterbitkan di Januari. Tim itu mencapai nilai 80.354 MeV (+/- 32 MeV), yang sangat dekat dengan yang diberikan oleh Mannequin Standar.

Jadi apa yang terjadi? Beberapa fisikawan yang tidak terlibat dalam penelitian ini lebih nyaman berpihak pada Mannequin Standar, yang dapat dimengerti.

“Semua pengukuran ini mengklaim untuk mengukur kuantitas yang sama,” kata fisikawan eksperimental Martin Grünewald, dalam a laporkan oleh Sains. “Pasti seseorang, saya tidak akan mengatakan salah, tapi mungkin membuat kesalahan atau mendorong evaluasi kesalahan terlalu agresif.”

Tetapi para ilmuwan dalam analisis CDF baru mengatakan bahwa prosedur yang mereka gunakan untuk mencapai angka mereka telah diteliti dengan baik selama bertahun-tahun. Faktanya, nilai akhir yang terukur disembunyikan dari alat analisis sampai pemeriksaan kualitas tersebut selesai.

“Jumlah peningkatan dan pemeriksaan ekstra yang masuk ke hasil kami sangat besar,” kata Ashutosh Kotwal, penulis utama analisis CDF. “Kami memperhitungkan peningkatan pemahaman kami tentang detektor partikel kami serta kemajuan dalam pemahaman teoretis dan eksperimental interaksi boson W dengan partikel lain. Ketika kami akhirnya mengungkapkan hasilnya, kami menemukan bahwa itu berbeda dari prediksi Mannequin Standar.”

Jika angka baru diverifikasi, itu bisa mengisyaratkan partikel yang tidak diketahui atau fisika baru di luar Mannequin Standar, yang mengganggu interaksi yang diharapkan. Bagaimanapun, kita sudah tahu bahwa kerangka ini tidak lengkap, dan penyelidikan lebih lanjut dapat membantu mengungkap misteri itu.

“Sekarang terserah pada komunitas fisika teoretis dan eksperimen lain untuk menindaklanjuti ini dan menjelaskan misteri ini,” kata David Toback, juru bicara CDF. “Jika perbedaan antara nilai eksperimental dan yang diharapkan disebabkan oleh semacam partikel baru atau interaksi subatomik, yang merupakan salah satu kemungkinannya, ada kemungkinan besar itu adalah sesuatu yang dapat ditemukan dalam eksperimen masa depan.”

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Sains.

Sumber: Fermilab, Penelitian dan Inovasi Inggris



Total
0
Shares
Leave a Reply

Your email address will not be published.

Related Posts