La scoperta “straordinaria” della particella del bosone W contraddice la comprensione di come funziona l’universo | Scienza

Dopo un decennio di misurazioni meticolose, gli scienziati hanno annunciato che una particella fondamentale – il bosone W – ha una massa significativamente maggiore di quanto teorizzato, scuotendo le basi della nostra comprensione di come funziona l’universo.

Queste fondamenta sono fondate sul modello standard della fisica delle particelle, che è la migliore teoria che gli scienziati hanno per descrivere gli elementi costitutivi più elementari dell’universo e quali forze li governano.

Il bosone W è una particella fondamentale elettricamente carica che governa quella che viene chiamata la forza debole, una delle quattro forze fondamentali della natura, e quindi un pilastro del modello standard.

Tuttavia, la misurazione più precisa in assoluto del bosone W contraddice direttamente le regole del modello standard, secondo un nuovo studio pubblicato sul Journal of Science.

Ashutosh Kotwal, un fisico della Duke University che ha condotto lo studio, ha affermato che il risultato ha impiegato più di 400 scienziati in 10 anni per registrare e analizzare un “set di dati di circa 450 trilioni di collisioni”.

Queste collisioni – realizzate schiacciando insieme le particelle a velocità strabilianti per studiarle – sono state effettuate dal collisore Tevatron nello stato americano dell’Illinois.

È stato l’acceleratore di particelle con la più alta energia del mondo fino al 2009, quando è stato soppiantato dal Large Hadron Collider vicino a Ginevra, che ha osservato il bosone di Higgs alcuni anni dopo.

Il Tevatron ha smesso di funzionare nel 2011, ma da allora gli scienziati del Collider Detector del Fermilab (CDF) hanno sgranocchiato i numeri.

Harry Cliff, un fisico delle particelle dell’Università di Cambridge che lavora al Large Hadron Collider, ha affermato che il modello standard era “probabilmente la teoria e la teoria scientifica di maggior successo che sia mai stata scritta: può fare previsioni incredibilmente precise”.

Ma se quelle previsioni sono state condotte in modo errato, non potrebbero essere semplicemente modificate.

“E ‘come un castello di carte, tiri su un po’ di troppo, l’intera cosa crolla”, ha detto Cliff.

Ma il modello standard non è privo di problemi. Ad esempio, non tiene conto della materia oscura, che si pensa costituisca il 95% dell’universo.

Inoltre, “alcune fessure sono state recentemente esposte nel modello standard”, hanno affermato i fisici in un articolo di Science.

“In questo quadro di indizi che ci sono pezzi mancanti al modello standard, abbiamo contribuito con un altro indizio molto interessante e piuttosto ampio”, ha detto Kotwal.

Jan Stark, fisico e direttore della ricerca presso l’istituto francese CNRS, ha affermato che “questa o è una grande scoperta o un problema nell’analisi dei dati”, prevedendo “discussioni piuttosto accese negli anni a venire”.

“Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie”, ha detto.

Gli scienziati della CDF hanno affermato di aver determinato la massa del bosone W con una precisione dello 0,01%, due volte più precisa degli sforzi precedenti.

Lo hanno confrontato con la misurazione del peso di un gorilla di 350 kg (800 libbre) entro 40 grammi (1,5 once).

Hanno scoperto che era diverso dalla previsione del modello standard per sette deviazioni standard, che sono anche chiamate sigma.

Cliff ha detto che se stavi lanciando una moneta, “le possibilità di ottenere un risultato di cinque sigma per fortuna stupida sono una su tre milioni e mezzo”.

“Se questo è reale, e non un pregiudizio sistematico o un’incomprensione su come eseguire i calcoli, allora è un grosso problema perché significherebbe che c’è un nuovo ingrediente fondamentale nel nostro universo che non abbiamo mai scoperto prima”.

Tuttavia, ha aggiunto: “Se hai intenzione di dire qualcosa di così grande come abbiamo infranto il modello standard della fisica delle particelle e ci sono nuove particelle là fuori da scoprire, per convincere le persone di questo probabilmente hai bisogno di più di una misurazione da più di una misura. ”

Il co-portavoce della CDF, David Toback, ha dichiarato: “Spetta ora alla comunità di fisica teorica e ad altri esperimenti dare seguito a questo e far luce su questo mistero”.

E dopo un decennio di misurazioni, Kotwal non ha ancora finito.

“Seguiamo gli indizi e non lasciamo nulla di intentato, quindi scopriremo cosa significa”.

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