V datech z testovacího zařízení, které bylo od roku 2011 odstaveno, byla senzace: výzkumníci tvrdí, že měření naznačovala chybu v takzvaném standardním modelu fyziky.
Světoví fyzici jsou ve zmatku: velký standardní model, který používají k popisu fungování vesmíru, může odhalit velké nedostatky. Podle nového vyhodnocení naměřených dat ze starého experimentu je důležitá částice zvaná W boson těžší, než bylo dříve měřeno – a ve skutečnosti nad chybovou hranicí standardního modelu, který je jinak téměř vždy přesně spolehlivý. Analýzu publikoval 398 členný tým v časopise Science.
Standardní model fyziky
,,Není tam jen tak něco špatného,“ řekl částicový fyzik Dave Toback z Texas A&M University a mluvčí americké státní laboratoře Fermi National Accelerator Lab (Fermilab) poblíž Chicaga, kde se experimenty uskutečnily. Tamní urychlovač částic Tevatron byl odstaven v roce 2011 a nahrazen výkonnějším urychlovačem částic LHC v Evropském centru jaderného výzkumu Cern v Ženevě. Vyhodnocování dat však pokračovalo dodnes. Pokud se nové výsledky potvrdí v jiných experimentech, ,,doslova to znamená, že něco zásadního je s naším chápáním přírody špatně,“ řekl Toback.
Vědci přesně takové vysvětlující mezery hledali. Protože už dávno je jasné, že standardní model nemůže být poslední slovo. Zatím téměř dokonale vysvětlila vše, co se dá změřit, co se ve vesmíru děje. Neposkytuje však vysvětlení pro nezměrnou temnou hmotu, která tvoří většinu vesmíru. Hmota a antihmota by navíc podle modelu musely k sobě čelit symetricky, zatímco ve skutečnosti hmota převažuje. S úplnou symetrií by vesmír vůbec nemohl vzniknout, protože antihmota by hmotu rozpustila. Gravitace také vyvolává otázky ohledně modelu.
W boson nese slabou jadernou sílu
Poslední chybějící kus modelu se přidal až v roce 2012, kdy experimenty na urychlovači LHC v Cernu vedly k objevu Higgsova bosonu. Je ironií, že zařízení nahrazené LHC by nyní mohlo pomoci s přepracováním modelu podpořeného těmito zjištěními.
V Tevatronu do sebe vědci naráželi částice více než deset let a poté změřili hmotnost čtyř milionů W bosonů. Tyto částice, menší než atomy, jsou zodpovědné za takzvanou slabou jadernou sílu – jednu ze základních sil ve fyzice – a existují pouze zlomek sekundy, než se rozpadnou na další částice. ,,Pořád vyskakují dovnitř a ven z kvantové pěny vesmíru,“ řekl Toback.
Podle studie se jeví rozdíl od předpovědí Standardního modelu příliš velký na to, aby se mohl odmítnout jako zaokrouhlovací chyba nebo jinak vysvětlit. Výsledek byl tak mimořádný, že jej musel potvrdit další experiment. Místo 80,357 miliardy elektronvoltů s chybovou hranicí plus minus 0,006 přišel tým Fermi s 80,433 miliardami elektronvoltů na W boson, plus minus 0,009, podle italského jaderného fyzika Giorgia Chiarelliho.
Jako skrytá místnost ve vašem vlastním domě
Je to jako najít skrytou místnost ve svém vlastním domě, vysvětlil fyzik Ashutosh V. Kotwal z Duke University, který vedl projekt analýzy. Stejný experiment již v roce 2012 ukázal mírně zvýšené hodnoty pro boson W, ale měla se vyhodnotit pouze část dat. Analýza jiného experimentu v CERNu v roce 2014 na druhou stranu poskytla hodnoty, které odpovídaly standardnímu modelu.
Vědci spekulovali, že neobjevená částice by mohla interagovat s bosonem W a vysvětlit odchylku. Svou roli může hrát temná hmota. Nebo stále působící neznámé fyzické síly.
Nefermiho teoretická fyzička Doreen Wackeroth z univerzity v Buffalu pro Science řekla, že byla „velmi nadšená z výsledku“. Také částicový fyzik Claudio Campagnari z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře ocenil „neuvěřitelně jemné měření“. Výsledek bere velmi vážně. Je však potřeba potvrzení dalším experimentem. Tým na LHC doufá, že se stane schopným prezentovat takové výsledky již v příštím roce.
Experimentální fyzik Martin Grünewald z University College Dublin se jevil skeptičtější. ,,Všechna tato měření mají za cíl měřit stejné množství,“ řekl. ,,Někdo to musí být, nechci říct špatně, ale možná udělal chybu nebo provedl hodnocení chyb příliš agresivně.“
Před rokem našel jiný tým ve Fermilabu další problém ve standardním modelu. Částice zvané miony byly o něco magnetičtější, než se předpokládalo. Takové výsledky neposkytují nový model pro vysvětlení vesmíru – ale alespoň náznaky, jakým směrem by se vysvětlení mělo ubírat.
Zdroj: spiegel, Vapol