De grote verklaring die natuurkundigen gebruiken om te beschrijven hoe het universum werkt, kan enkele belangrijke nieuwe gebreken bevatten die moeten worden verholpen nadat een fundamenteel deeltje meer massa bleek te hebben dan wetenschappers dachten.

"Het is niet alleen dat er iets mis is", zegt Dave Toback, een deeltjesfysicus aan de Texas A&M University en een woordvoerder van het Fermi National Accelerator Lab van de Amerikaanse regering, dat de experimenten uitvoerde. Als het wordt gerepliceerd door andere laboratoria, "betekent het letterlijk dat er iets fundamenteels in ons begrip van de natuur verkeerd is."

De natuurkundigen in het lab lieten tien jaar lang deeltjes tegen elkaar botsen en maten de massa van 4 miljoen W-bosonen. Deze subatomaire deeltjes zijn verantwoordelijk voor een fundamentele kracht in het centrum van atomen, en ze bestaan ​​slechts een fractie van een seconde voordat ze in andere deeltjes vervallen.

"Ze duiken constant in en uit het bestaan ​​​​in het kwantumschuim van het universum", zei Toback.

Het verschil in massa met wat de heersende theorie van het universum voorspelt, is te groot om een ​​afrondingsfout te zijn of iets dat gemakkelijk kan worden verklaard, volgens de studie van een team van 400 wetenschappers van over de hele wereld die donderdag in het tijdschrift Science zijn gepubliceerd .

Het resultaat is zo buitengewoon dat het door een ander experiment moet worden bevestigd, zeggen wetenschappers. Als het wordt bevestigd, zou het een van de grootste problemen tot nu toe opleveren met het gedetailleerde regelboek van wetenschappers voor de kosmos, het standaardmodel genoemd.

De natuurkundige Ashutosh V. Kotwal van Duke University, de projectleider voor analyse, zei dat het is alsof je ontdekt dat er een verborgen kamer in je huis is.

Wetenschappers speculeerden dat er mogelijk een onontdekt deeltje is dat in wisselwerking staat met het W-deeltje dat het verschil zou kunnen verklaren. Misschien speelt donkere materie, een ander slecht begrepen onderdeel van het universum, een rol. Of misschien is er gewoon nieuwe natuurkunde bij betrokken die ze op dit moment gewoon niet begrijpen, aldus onderzoekers.

Het standaardmodel zegt dat een W-boson 80.357.000.000 elektronvolt moet meten, plus of min zes miljoen.

"We vonden het iets meer dan dat. Niet zo veel, maar het is genoeg", zegt Giorgio Chiarelli, een andere wetenschapper van het Fermi-team en onderzoeksdirecteur van het Italiaanse Nationale Instituut voor Kernfysica. De schaal van het Fermi-team bracht het W-boson op een zwaardere 80.433.000.000 elektronvolt, plus of min negen.

Het lijkt geen groot verschil, maar het is een enorm verschil in de subatomaire wereld.

Maar zowel het team als experts die niet bij het onderzoek betrokken waren, zeiden dat zo'n grote claim extra bewijs van een tweede team vereist, wat ze nog niet hebben.

"Het is een ongelooflijk delicate meting, het vereist kennis van verschillende kalibraties van verschillende kleine effecten", zegt Claudio Campagnari, een deeltjesfysicus aan de University of California Santa Barbara, die geen deel uitmaakte van het Fermi-team. "These guys are really good. And I take them very seriously. But I think at the end of the day what we need is a confirmation by another experiment."

Earlier, less precise measurements of the W boson by other teams found it to be lighter than predicted, so "maybe there is just something wonky about this experiment," said Caltech physicist Sean M. Carroll, who wasn't part of the research and said it is "absolutely worth taking very seriously."

The finding is important because of its potential effect on the standard model of physics.

"Nature has facts," Duke's Kotwal said. "The model is the way we understand those facts."

Scientists have long known the standard model isn't perfect. It doesn't explain dark matter or gravity well. If scientists have to go in and tinker with it to explain these findings they have to make sure it doesn't throw out of whack mathematical equations that now explain and predict other particles and forces well, researchers said.

It is a recurring problem with the model. A year ago a different team found another problem with the standard model and how muons react.

"Quantum mechanics is really beautiful and weird," Toback said. "Anyone who has not been deeply troubled by quantum mechanics has not understood it." + Verder verkennen

The most precise-ever measurement of W boson mass suggests the standard model needs improvement

© 2022 The Associated Press. Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitgezonden, herschreven of opnieuw verspreid zonder toestemming.