تحطمت الآمال في ظهور فيزياء جديدة بسبب بوزونات W ذات المظهر العادي في CERN

يبدو أن الصدع المحتمل في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات آخذ في التقلص، حيث تتناقض البيانات الجديدة الصادرة عن مصادم الهادرونات الكبير (LHC) التابع لـ CERN مع نتيجة محيرة سابقة جعلت الفيزيائيين متحمسين لإمكانية وجود فيزياء جديدة وغريبة – ولكن لا تزال هناك بعض الألغاز.

قال جوش بندافيد، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في قاعة ندوات مكتظة في CERN، وهو مختبر فيزياء الجسيمات بالقرب من جنيف بسويسرا، في السابع عشر من سبتمبر الماضي: «إن النموذج القياسي لا يزال قائمًا في الوقت الحالي». كان يقدم بيانات جديدة عن كتلة بوزون W، وهو جسيم أساسي مهم لعمليات مثل الاضمحلال النووي وتحديد كتلة بوزون هيغز.

بدأت الأسئلة حول كتلة بوزون W في عام 2022، عندما أرسل الفيزيائيون الذين يعملون باستخدام بيانات من مصادم تيفاترون في فيرميلاب في إلينوي، موجات صادمة عبر مجتمع فيزياء الجسيمات. وكانت قيمتها لكتلة بوزون W مختلفة تمامًا عن تلك التي تنبأ بها النموذج القياسي، وهو أفضل صورة لدينا لكيفية تفاعل جسيمات الكون وقوىه، مما يشير إلى أن الفيزيائيين ربما فاتتهم شيئًا ما.

لكن في عام 2023، شكك الباحثون في CERN في هذا التناقض، بعد أن أعادوا تحليل البيانات القديمة التي التقطها كاشف ATLAS في LHC. لقد وجدوا قيمة لكتلة بوزون W التي تتفق مرة أخرى مع توقعات النموذج القياسي، مما يثبط الآمال في الانحراف عن الفيزياء المعروفة.

الآن، أنتج بندافيد وزملاؤه قيمة جديدة لكتلة بوزون W، باستخدام بيانات جديدة من كاشف آخر في LHC، وهو الملف اللولبي المضغوط للميون (CMS)، ووجدوا قيمة تبلغ 80353 مليون إلكترون فولت (MeV)، والتي، مع عدم اليقين قدره 6 MeV، يتوافق مع النموذج القياسي. وقال بندافيد إن عدم اليقين الضئيل يجعل هذا أيضًا القياس الأكثر دقة الذي تم إنتاجه في LHC.

يقول أشوتوش كوتوال من جامعة ديوك في ولاية كارولينا الشمالية، والذي قاد التعاون العلمي الذي أدى إلى نتيجة تيفاترون، إنه أمر رائع أن يكون لدينا قياس آخر لكتلة بوزون W، ولكن نظرًا لأن مصادمي LHC وTevatron يستخدمان طرقًا مختلفة لإنتاج الجسيم، ومن الصعب مقارنة النتائج.

يقول كوتوال: “في هذا الصدد الأساسي للحزم، فإن ATLAS وCMS متطابقان”. “ما كان من الممكن أن يكون مثاليًا هو الحصول على بيانات إضافية أو مستقلة في تيفاترون.” ولسوء الحظ، تم إغلاق تيفاترون في عام 2011، لذلك لن يكون هناك المزيد من البيانات الجديدة.

كل هذا يعني أنه من السابق لأوانه معرفة أي قياس لكتلة بوزون W هو الصحيح وأنه لا يزال يتعين تفسير الاختلافات. يقول كوتوال: “إن الأمر لا ينتهي برقمين على الطاولة، بل هو البداية”. “عندما نبدأ بمناقشة التفاصيل العلمية والتقنية حول الإجراءات. الحقيقة موجودة، هناك كتلة بوزون W في الكون. نحن جميعًا نحاول العثور عليه.”