Der Collider-Detektor im Fermilab. Fermilab
Die Welt der Physik könnte auf den Kopf gestellt worden sein.
Das liegt daran, dass das W-Boson eine viel höhere Masse hat als theoretisch vorhergesagt, gemäß der bisher genauesten Messung des Elementarteilchens.
Forscher sammelten und analysierten fast ein Jahrzehnt lang Daten des Tevatron-Teilchenbeschleunigers, der Messungen lieferte, die doppelt so präzise waren wie die bisher besten vom Collider Detector am Fermilab CDF, eine Presseerklärung enthüllt.
Die Entdeckung verändert unser Wissen über einen der Eckpfeiler des Standardmodells der Physik, das unser Verständnis des Universums jahrelang geleitet hat, vollständig. Das Standardmodell der Physik, das in den 60er und 70er Jahren entwickelt wurde, ist eines der erfolgreichsten wissenschaftlichenTheorien in der Geschichte. Es wurde verwendet, um die Existenz des W-Bosons vorherzusagen, zwei Jahrzehnte bevor Wissenschaftler seine Existenz in Experimenten bewiesen.
Aber wissenschaftliche Theorien sind dazu da, wiederholt zu werden und, manchmal sogar, weit offengelegt zu werden.
Analyse von 450 Billionen Teilchenkollisionen
In ihrem Artikel, veröffentlicht in das TagebuchWissenschaft, beschreiben die Wissenschaftler, wie sie mit einem Team von 400 Wissenschaftlern am CDF die Masse des W-Bosons mit solcher Präzision gemessen haben.
Insgesamt untersuchten die Wissenschaftler einen Datensatz von ungefähr 450 Billionen Kollisionen und gemessene Masse des W-Bosons als ungefähr 157.000-mal die eines Elektrons.
Entscheidend ist, dass das Papier auch eine unabhängige Bestätigung der Ergebnisse fordert, damit sich die wissenschaftliche Gemeinschaft darauf einigen kann, wohin sie als nächstes gehen soll.
Einein Interview mit IFLScience, Co-Autor Professor Ashutosh Kotwal hob die Tatsache hervor, dass das Standardmodell der Physik „eine der erfolgreichsten Theorien in der gesamten Wissenschaft war.“ Aber „die Theorie macht eine Vorhersage für den Wert der W-Boson-Masse, motivierenduns, eine ebenso genaue Messung durchzuführen, um diese Theorie zu vergleichen und zu testen. Unsere Messung unterscheidet sich erheblich von der Theorie. Dies könnte auf ein neues Prinzip hinweisen, das in der Natur am Werk ist."
Kotwal fügte hinzu, dass die neue Messung „die signifikanteste Abweichung ist, die jemals von einer grundlegenden Vorhersage des Standardmodells beobachtet wurde. Als solche ist es unser bisher größter Hinweis, dass wir die schwache Kernkraft oder alle Teilchen, die sie erfahren, nicht vollständig verstehendiese Kraft. Diese Messung deutet auf aufregende neue Entdeckungen in der Teilchenphysik für die kommenden Jahre hin."
Über das Standardmodell hinausgehend
Dies ist nicht das erste Mal, dass ein Forscherteam auf mögliche Abweichungen vom Standardmodell der Physik hinweist. Letztes Jahr, das Myon-g2-Experiment präsentierte seine Ergebnisse, nachdem er sich ausdrücklich vorgenommen hatte, Diskrepanzen im Standardmodell zu untersuchen.
Die neue CDF-Studie ist die bisher präziseste, und die Auswirkungen auf unser Verständnis des Universums müssen noch vollständig verstanden werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Physikergemeinschaft einfach das Standardmodell anpasst, um mit der neuen Messung zu arbeiten.
Ein weiterer Grund ist, dass wir Zeuge eines beginnenden Paradigmenwechsels werden könnten, der unser Verständnis des Universums völlig verändert und in den kommenden Jahren zu einer ganzen Reihe aufregender neuer physikalischer Experimente und Enthüllungen führen wird.