W bozonu, doğanın temel kuvvetlerinden biri olan zayıf nükleer kuvvetin aracılarından biridir. Kütlesi, şimdiye kadarki en yüksek hassasiyette tahmin edildi, Fermilab'daki Çarpıştırıcı Dedektörü (CDF) tarafından yapılan önceki en iyi ölçümden iki kat daha kesin. Teorik tahminlerden daha ağır olduğu ortaya çıktı.
Parçacık fiziğinin standart modeli, Evreni anlamamızın temel taşlarından biridir. Deneysel olarak bulunmadan on yıllar önce bu bozonun varlığını tahmin etmek için kullanılıyordu. Aynı zamanda sınırlı olduğunun farkındayız – örneğin yer çekimi dahil değil. Ancak sınırlarını bilmek ve aslında bunların ötesine geçmek zordu. Bu bir teori olarak ne kadar iyi.
Science dergisinde yayınlanan bir makalede araştırmacılar, Tevatron parçacık hızlandırıcı tarafından toplanan verilerin yaklaşık on yıllık bir analizini rapor ediyor. Bozonun diğer tüm ölçümlerinden daha kesin olan ölçümler, W bozonunun kütlesinin bir elektronun kütlesinin yaklaşık 157.000 katı olduğunu gösteriyor.
Duke Üniversitesi'nden sorumlu yazar Profesör Ashutosh Kotwal, IFLScience'a verdiği demeçte, "W bozon kütlesinin yeni ölçümü, parçacık fiziğinde bu temel niceliğin şimdiye kadar yapılmış en kesin ölçümüdür. Standart Modelin çok titiz bir testini sağlar: ilk olarak 1960'larda ve 70'lerde geliştirilen, temel yapı taşlarını ve doğanın güçlerini tanımlayan bir dizi denklem. Teori, W bozon kütlesinin değeri için bir tahminde bulunur ve bu teoriyle karşılaştırmak ve bu teoriyi test etmek için bizi eşit derecede kesin bir ölçüm yapmaya motive eder. Ölçümümüz teoriden önemli ölçüde farklıdır. Bu, doğada iş başında olan yeni bir ilkeye işaret edebilir.” dedi.
Bu, standart modelin ötesinde fizikte ilk ipucu veya teoride düzeltme ihtiyacı değil. Geçen yıl Muon-g2 deneyinin sonuçları bunun bir örneğidir. Bununla birlikte, bu çalışmadaki kesinlik düzeyi, daha önce elde edilenin ötesindedir. Ölçüm, yedi standart sapma ile beklenenden daha yüksekti. Bu, bunun bir şans eseri olma şansının trilyonda bir olduğu anlamına geliyor.
Profesör Kotwal, "Bu ölçüm, Standart Modelin temel bir tahmininden şimdiye kadar gözlemlenen en önemli sapmadır. Hal böyle olunca, zayıf nükleer kuvveti veya bu kuvvete maruz kalan tüm parçacıkları tam olarak anlayamamış olmamız en büyük ipucumuzdur. Bu ölçüm, gelecek yıllarda parçacık fiziğinde heyecan verici yeni keşiflere işaret ediyor." dedi.
Bu keşfin etkileri henüz tam olarak anlaşılmış değil. Standart modeli yeni ölçüme uyacak şekilde ayarlamak mümkün olabilir. Veya ufukta yeni fizikle birlikte bir paradigma değişiminin başlangıcına tanık olabiliriz.
Yine de ilk önemli adım bağımsız onay almaktır. Artık CDF verileri tamamen analiz edildiğine göre, 400 bilim insanının işbirliği, sonucu, bunun ne anlama gelebileceğini ve bundan sonra nereye gidileceğini anlamak için parçacık fiziği topluluğunun diğer üyeleriyle birlikte çalışacak. CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (farklı bir şekilde üretilmesine rağmen) W Bozonu hakkında veri topluyor ve belki yeni deneyler yapılabilir.
"Eğer inşa edilirse, yeni bir elektron-pozitron çarpıştırıcısı W bozon kütlesini çok hassas bir şekilde ölçebilir. Ayrıca, LHC'nin yanı sıra daha küçük, özel deneyler, W bozon kütlesini etkileyebilecek yeni parçacık türlerine ve etkileşimlere karşı hassastır. SM beklentisiyle sonucumuzun gerilimini açıklayabilecek yeni fizik varsa, o zaman yeni fizik doğrudan bu deneylerde ortaya çıkabilir, ” dedi Profesör Kotwal.
Kaynak: