هاه ، هذا مضحك: علماء الفيزياء مبتهجون بقياس جديد لـ W Boson

عاملين في مصادم الجسيمات في فيرميلاب.
الفنيون العاملون في كاشف المصادم في فيرميلاب.
صورة فوتوغرافية: فيرميلاب

قام فريق من مئات العلماء بقياس كتلة البوزون W بدقة ، وهو جسيم أولي مسؤول عن القوة النووية الضعيفة. وجد الباحثون ، لدهشتهم ، أن البوزون أضخم مما توقعه النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات ، نظرية العمل التي تصف العديد من القوى الأساسية في الكون.

تم استخراج القيمة الجديدة من 10 سنوات من التجارب والحسابات بواسطة 400 باحث في 54 مؤسسة مختلفة حول العالم ، وهو جهد مذهل. تم جمع جميع البيانات من التجارب على أربعة طوابق ، 4500 طن كاشف المصادم (CDF-II للاختصار) في مسرع Tevatron التابع لشركة Fermilab بالقرب من شيكاغو ، إلينوي.

وجد تعاون CDF أن كتلة W boson تساوي 80،433 +/- 9 MeV / c ^ 2 ، وهو رقم تقريبًا ضعف دقة القياس السابق لكتلته. للحصول على الإحساس بالمقياس ، يضع القياس الجديد البوزون W حوالي 80 ضعف كتلة البروتون. نتائج الفريق نشرت اليوم في العلوم.

“الحقيقة هي أن ما حدث هنا هو عدد المرات التي تحدث فيها الأشياء في العلم. قال ديفيد توباك ، الفيزيائي في جامعة تكساس إيه آند إم والمتحدث باسم CDF Collaboration ، في مكالمة فيديو ، لقد ألقينا نظرة على الرقم ، وقلنا ، “هاه ، هذا مضحك”. “يمكنك أن ترى أنها تغسل الناس فقط. كانت هادئة. لم نكن نعرف ما نصنعه “.

“لقد فوجئنا بسرور كبير [with the result]كتب أشوتوش كوتوال ، الفيزيائي بجامعة ديوك وعضو تعاون CDF ، في رسالة بريد إلكتروني. “لقد ركزنا بشدة على دقة ومتانة تحليلنا لدرجة أن القيمة نفسها كانت بمثابة صدمة رائعة.”

قد تحصل G / O Media على عمولة[[“CommerceInsetMobile”,”Click”,”https://gizmodo.com/w-boson-new-measurement-fermilab-1848763539″]و[“ns:unique”,”CommerceInsetMobile”,”Click”,”https://gizmodo.com/w-boson-new-measurement-fermilab-1848763539″]و[“Embedded Url”,”CommerceInsetMobile”,”https://goto.walmart.com/c/379647/565706/9383?veh=aff&sourceid=imp_000011112222333344&u=https%3A%2F%2Fwww.walmart.com%2Fip%2FMiko-Foot-Massager-Machine-with-Heat-Shiatsu-Electric-Foot-Massager-Great-for-Plantar-Fasciitis-Neuropathy-and-Tired-Feet-Silver%2F349102153%3Fwmlspartner%3Dwlpa%26selectedSellerId%3D2164%26adid%3D22222222222000000000%26wmlspartner%3Dwmtlabs%26wl0%3De%26wl1%3Do%26wl2%3Dc%26wl3%3D10352200394%26wl4%3Dpla-1103028060075%26wl5%3D%26wl6%3D%26wl7%3D%26wl10%3DWalmart%26wl11%3DOnline%26wl12%3D349102153_10000002224%26wl14%3DMiko%2520Heated%2520Shiatsu%2520Foot%2520Massager%26veh%3Dsem%26msclkid%3D1d8fa5c4fa991d80a07bc4ccce09e69e%26gclid%3D1d8fa5c4fa991d80a07bc4ccce09e69e%26gclsrc%3D3p.ds&subId1=IV-“,{“metric25”:1}]]’href = “https://goto.walmart.com/c/379647/565706/9383؟veh=aff&sourceid=imp_000011112222333344&u=https٪3A٪2F٪2Fwww.walmart.com٪2Fip٪2FMiko-Foot-Massager-Machine -مع-الحرارة-شياتسو-كهربائي-مساج للقدم-عظيم-لالتهاب اللفافة الأخمصية-الاعتلال العصبي-والأقدام المتعبة-الفضة٪ 2F349102153٪ 3Fwmlspartner٪ 3Dwlpa٪ 26selectedSellerId٪ 3D2164٪ 26adid٪ 3D22222222s0000٪ 26wlner٪ 26wlpa٪ 26wlpa ٪ 3De٪ 26wl1٪ 3Do٪ 26wl2٪ 3Dc٪ 26wl3٪ 3D10352200394٪ 26wl4٪ 3Dpla-1103028060075٪ 26wl5٪ 3D٪ 26wl6٪ 3D٪ 26wl7٪ 3D٪ 26wl10٪ 3DWalmart٪ 26wl11٪ 3DOnline٪ 2610M214_1 ٪ 2520Shiatsu٪ 2520Foot٪ 2520Massager٪ 26veh٪ 3Dsem٪ 26msclkid٪ 3D1d8fa5c4fa991d80a07bc4ccce09e69e٪ 26gclid٪ 3D1d8fa5c4fa991d80a07bc4ccce09e69e٪ 26Idclsr.[t|mod-all” target=”_blank” rel=”nofollow”>Miko Heated Shiatsu Foot Massager50% offMiko Heated Shiatsu Foot Massager

Adjust its height up to 4 levels at your convenience!
Perfect solution to relax your tense foot muscles and regulates blood flow!

Buy for $60 at Walmart

The W boson is associated with the قوة نووية ضعيفة، وهو تفاعل أساسي مسؤول عن نوع واحد من التحلل الإشعاعي والاندماج النووي الذي يحدث في النجوم. لا تقلق – إن للبوزون كتلة مختلفة جدًا عن المتوقع لا يعني أننا قد أسأنا فهم أشياء مثل الاندماج النووي – ولكن هذا يعني أنه لا يزال هناك الكثير مما لا نفهمه حول الجسيمات التي يتكون منها الكون و كيف يتفاعلون.

رسم بياني يوضح النتيجة الدقيقة للتجربة الأخيرة.
رسم بياني يوضح النتيجة الأخيرة (أسفل) مع تقديرات كتلة البوزون دبليو السابقة. تشير الأشرطة الحمراء إلى عدم اليقين.
الرسم: تعاون CDF

“النموذج القياسي هو أفضل ما لدينا لفيزياء الجسيمات. إنه جيد بشكل مثير للدهشة. قال توباك: “المشكلة هي أننا نعلم أننا مخطئون”. “لذا من وجهة نظر العالم ، يحاول التجريبيون أن يقولوا ،” جي ، هل يمكننا العثور على شيء لا يتنبأ به النموذج القياسي بشكل صحيح ، والذي قد يعطينا فكرة عما هو أكثر صحة؟ “

يتنبأ النموذج القياسي بقيمة كتلة بوزون دبليو ، وهي قيمة سعى الفريق إلى تحديها من خلال تقييم 4 ملايين بوزون مرشح ناتج عن الاصطدامات بين البروتونات والبروتونات المضادة في فيرميلاب. كانت نتيجتهم أعلى من تنبؤ النموذج القياسي بسبعة انحرافات معيارية هائلة. قال Kotwal ، الذي نشر خمسة قياسات دقيقة بشكل متزايد لكتلة الجسيم على مدى الـ 28 عامًا الماضية ، إن “احتمالات زيادة الانحراف المعياري السبعة هي حظ إحصائي أقل من 1 في المليار.”

وشبه توباك القياس بقياس وزن غوريلا تزن 800 رطل في أونصة واحدة من وزنها الحقيقي. كما هو الحال مع العديد من التجارب العلمية – خاصة في فيزياء الجسيمات ، حيث تكون الكتل طفيفة جدًا – أعمى الباحثون نتائجهم ، للتأكد من أن الحسابات لم تتأثر بأي توقعات أو آمال لفريق البحث.

ولكن الآن ، مع قياس دقيق للغاية يختلف كثيرًا عن التقديرات السابقة الأقل ، فإن لدى علماء الفيزياء مهمة لا يحسد عليها وهي اكتشاف ما لا يفسره النموذج القياسي. إنها بالتأكيد ليست المرة الأولى التي أثبتت فيها الفيزياء دون الذرية أنها مختلفة في الواقع عن أفضل تخمينات البشرية. في أبريل الماضي ، وجدت Muon g-2 Collaboration دليلًا إضافيًا على أن خصائص ميون (جسيم دون ذري آخر) قد لا يتفق مع تنبؤات النموذج القياسي. ومن المعروف أن اثنتين من أهم حقائق كوننا – الجاذبية والمادة المظلمة – لم يتم تفسيرها من خلال النموذج.

عامل ينظر إلى الكاشف الضخم.
كاشف مصادم فيرميلاب بطول 4 طوابق و 4500 طن.
الصورة: © CORBIS / Corbis (Getty Images)

“من أجل معرفة ما يمكن أن تكون عليه النظرية الأكثر جوهرية ، من المهم العثور على ظواهر لا يمكن تفسيرها بواسطة [Standard Model]، أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى كلاوديو كامباجناري ، عالم فيزياء بجامعة كاليفورنيا – سانتا باربرا غير منتسب إلى الدراسة الأخيرة. وبعبارة أخرى ، فإن الظواهر التي يكون فيها [Standard Model] التقريب ينهار “. شارك Campagmari في تأليف أ مقالة وجهات نظر حول القياس الجديد.

هناك تجارب معدة للقيام بذلك ؛ سيقومون بالتحقيق في الآثار المترتبة على اكتشاف اليوم من خلال تجارب الاصطدام المختلفة. النتائج لا تزال وشيكة من ATLAS و الملف اللولبي المضغوط Muon (CMS)، كاشفان في مصادم هادرون الكبير التابع لمنظمة CERN (الكاشفان المسؤولان عن اكتشاف بوزون هيغز منذ 10 سنوات). ومصادم الهادرونات الكبير ذو الإضاءة العالية – an تطوير التي ستزيد من عدد الاصطدامات المحتملة بعامل 10 – ستعزز أيضًا فرص رؤية جسيمات جديدة مقنعة عند اكتمالها في عام 2027.

كانت تصادمات CDF بين البروتونات والبروتونات المضادة ، في حين أن مصادم الهادرونات الكبير ينتج تصادم البروتونات والبروتونات. قال كوتوال إنه إذا قام البشر ببناء مصادم إلكترون-بوزيترون ، فسوف يسمح بإجراء قياسات وبحث دقيقة عن العمليات النادرة التي لا يستطيع مصادم الهادرونات الكبير إنتاجها.

كما قال Martijn Mulders ، الفيزيائي في CERN الذي شارك في كتابة مقالة Perspectives ، في رسالة بالبريد الإلكتروني ، سيتبع الفيزيائيون نهجًا ذا شقين لاختبار النموذج: قياس الجسيمات المعروفة (مثل W boson) بدقة متزايدة ، وكذلك اكتشاف جسيمات جديدة تمامًا. الجسيمات الجديدة غالبًا ما يتم العثور عليها من خلال الصيد “النتوء”: غربلة ضوضاء حفر موش دون الذرية لمعرفة ما تم إنشاؤه بشكل غير متوقع.

تم إغلاق مسرع Tevatron في عام 2011 ، بعد انتهاء التعاون التجريبي مباشرة. لذا فإن نتيجة اليوم هي حياة ما بعد الموت للأداة ذات الطوابق ، و W ضخمة للفريق وفيزياء الجسيمات ككل.

المزيد: هذه الأشعة السينية الجاهزة جاهزة للانطلاق

لا يوجد اعجابات