素粒子物理学者は、最終的に素粒子領域の理解に穴をあけたのかもしれません。古いデータの新しい見方は、W と呼ばれる一時的な粒子を示唆しています ボソンは、物理学者の粒子と力の「標準モデル」によって予測されるよりも重いです。この矛盾は、40 年前の理論に含まれていない粒子を示唆している可能性があると、研究には関与していないバッファロー大学の理論家 Doreen Wackeroth は述べています。 「結果にとても興奮しています!」
しかし、今日 Science で報告された発見 、また以前の測定値と衝突し、一部の物理学者を一時停止させています.ユニバーシティ カレッジ ダブリンの実験物理学者 Martin Grünewald は、次のように述べています。 「誰かが間違っているとは言いませんが、間違いを犯したか、エラー評価を積極的に進めすぎたのかもしれません。」
厄介な成功を収めた標準モデルは 2012 年に完成しました。2012 年、ヨーロッパの素粒子物理研究所 CERN の世界最大の原子粉砕機である大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) が、長い間予測されていたヒッグス ボソンの最後の欠片を発見しました。この理論は、これまでに見られたすべての粒子相互作用を説明していますが、明らかな欠陥があります。電磁力、強い力、弱い力の 3 つの力が含まれますが、重力は除外されます。また、宇宙の物質の 85% を占める目に見えない暗黒物質も含まれていません。
すべての標準モデルの粒子がわかったので、物理学者は理論の内部整合性をテストできます。これは、各粒子の特性が他の粒子の特性に依存するためです。たとえば、W の質量 光子が電磁気力を伝達するのと同じように、弱い核力を伝達するボソンは、ヒッグス粒子とトップクォークと呼ばれる重いがつかの間の亜原子粒子に依存しています。したがって、これらの入力測定値から、物理学者は W の質量を予測し、測定値との不一致を探すことができます。
測定はむずかしい。高エネルギー粒子の衝突で作成された W 電子またはそのより重いいとこ、ミューオンと呼ばれる粒子、および反ニュートリノのいずれかに急速に崩壊します。反ニュートリノは検出できないため、物理学者は、各衝突から噴出する他のすべての粒子の運動量とエネルギーを合計し、見えない何かが円筒形の検出器の側面から飛び出しているように見えるイベントを探すことによって、反ニュートリノの存在を推定する必要があります。多くのイベントで統計的に分析された崩壊粒子のエネルギーと運動量から、W を推定できます。 の質量。
現在、あるチームは、その読み取りが標準モデルの予測と矛盾していると述べています。データは、1984 年から 2011 年までフェルミ研究所で稼働していたテバトロン コライダーによって供給される粒子検出器である、フェルミ国立加速器研究所 (CDF) のコライダー検出器から得られたものです。そして彼の 397 人の CDF 協力者が W を見つけました ボソンの質量は 80,443.5 メガ電子ボルトで、陽子の 86 倍です。測定値は、実験の不確かさの 7 倍だけ、予測された質量とは異なります。
"どういう意味ですか？それが次の大きな問題です」とワケロスは言います。物理学者は、標準モデルが最終的に壊れている可能性があることを示唆する他のいくつかの小さな異常を発見した、と彼女は言う.たとえば、ミュオンは予想よりもわずかに強い磁気を帯びているように見えることに彼女は注目しています。
ただし、W の以前の測定 の質量は、標準モデルとほぼ一致しました (下の図を参照)。新しい結果は、現在のデータセットの第 1 四半期に基づいた 2012 年に公開された CDF の以前の結果とさえ矛盾していると、ブルックヘブン国立研究所の物理学者で、ライバルのテバトロン検出器である D0 に取り組んだ Dmitri Denisov は述べています。 「それが私の最初の関心事です」と彼は言います。
しかし、CDF の研究者は、違いを説明する分析でいくつかの改善を行ったと Kotwal は言います。 「私たちは使用した技術に自信を持っています」と彼は言います。 「標準モデルでは捉えられない新しい性質が存在する可能性は明確です。」
物理学者はすぐに別の W を取得する必要があります ボソン質量測定。マサチューセッツ工科大学の CMS 物理学者である Guillelmo Gomez-Ceballos は、LHC の検出器であるコンパクト ミュオン ソレノイドを使用する科学者は、来年初めにそれを公開することを望んでいると述べています。彼は CDF のメンバーでもあり、新しい研究には参加していませんが、「これほど注意を払って行われた分析は覚えていません」と述べています。
測定値を調整するには何年もかかる場合があります。しかし、その間、物理学者が舵を切られることはありません。 1957 年以来、ローレンス バークレー国立研究所 (LBNL) の粒子データ グループ (PDG) は、粒子の大要を維持し、測定された特性に関する論争を仲裁してきました。新しい W 1990 年から 2015 年まで PDG を率い、現在も取り組んでいる退職した LBNL の物理学者である Michael Barnett は、PDG が最新の年次更新を準備しているときに、ボソンの質量値が表示されると述べています。 「ヒッグスが発見されたときと同じように、プレスを停止する必要があります」と彼は言います。
W のようなパラメーターの場合 ボソンの質量、PDG は最新の信頼できる測定値を平均化します。彼らが不確実性をはるかに超えて意見が一致しない場合、グループは特定の数学的アルゴリズムを適用し、エラーバーを効果的に広げて、不一致の個々の結果を網羅します、とバーネットは言います.皮肉なことに、CDF は現在 W の最も正確な測定値を報告していますが、 質量、公式値は以前よりもさらに不確実になる可能性があります.
