Bosonul W, una dintre particulele fundamentale ale materiei, ar avea o masă mai mare decât cea preconizată de teoriile actuale, o ipoteză care face să se clatine modelul standard din fizica particulelor elementare și ar putea duce la dezvoltarea unei noi teorii, mai complete, despre cum funcționează Universul, relatează BBC.
Descoperirea a fost făcută de cercetători la Fermilab Collider Detector, lângă Chicago. Ei și-au dat seama că masa acestei particule subatomice, bosonul W, nu este cea care ar trebui să fie, ci este mult mai masivă. Este primul rezultat experimental concludent care contrazice una dintre cele mai importante și mai de succes teorii ale fizicii moderne, notează BBC.
„Lumea va arăta altfel”
Rezultatul a fost catalogat drept „șocant” de către profesorul David Toback, care este coinițiatorul proiectului. „Dacă rezultatele vor fi verificate de alte experimente, lumea va arăta altfel”, a declarat acesta pentru BBC News. „Trebuie să aibă loc o schimbare de paradigmă. Speranța este că poate acest rezultat va fi cel care va sparge barierele. Celebrul astronom Carl Sagan spunea că afirmațiile extraordinare necesită dovezi extraordinare. Noi credem că avem așa ceva”, a declarat cercetătorul.
„Există indicii că anumite elemente lipsesc din Modelul Standard, iar noi am adus un element nou, foarte interesant şi destul de important”, a spus și autorul principal al studiului, cercetătorul Ashutosh Kowtal, profesor de fizică la Universitatea Duke din Statele Unite ale Americii, relatează AFP, preluată de Agerpres.
Așa-numitul Model Standard al fizicii particulelor prezice comportamentul și proprietățile particulelor subatomice. Modelul Standard, finalizat în a doua jumătate a secolului al XX-lea, permite „realizarea unor previziuni cu o precizie fantastică” despre comportamentul acestor particule, a explicat Harry Cliff, profesor de fizică la Universitatea Cambridge.
Oamenii de știință de la Fermilab Collider Detector din Illinois au descoperit o diferență care poate părea nesemnificativă în ceea ce privește masa bosonului W față de ceea ce spune teoria că ar trebui să fie - doar 0,1%. Însă, dacă va fi confirmată și de alte experimente, implicațiile sunt enorme.
„Nimeni nu se aștepta la așa ceva. Ne-am gândit că poate am greșit ceva”, a declarat pentru BBC și un alt cercetător, profesorul Giorgio Chiarelli. Dar cercetătorii au analizat cu atenție rezultatele și au încercat să caute erori. Nu au găsit niciuna.
Există o a cincea forță a naturii, încă nedescoperită?
Rezultatul, publicat în revista Science, ar putea fi coroborat cu alte indicii provenite din alte experimente de la Fermilab și de la Large Hadron Collider (LHC), acceleratorul de particule aflat la granița dintre Elveția și Franța. Aceste rezultate, încă neconfirmate, sugerează, de asemenea, abateri de la Modelul Standard, posibil ca urmare a unei a cincea forțe a naturii, încă nedescoperite, aflate în joc. (Gravitația, forța electromagnetică, forța nucleară slabă și forța nucleară tare sunt cele patru forțe fundamentale despre care se știe până acum și care ar guverna orice interacțiune în Univers - n.r.)
Fizicienii știu de ceva timp că teoria Modelului Standard trebuie actualizată. Aceasta nu poate explica prezența unui material invizibil în spațiu, celebra materie întunecată, și nici expansiunea continuă și accelerată a Universului sub imperiul unei forțe numite energie întunecată (Dark Energy). De asemenea, nu poate explica nici gravitația.
Dr. Mitesh Patel de la Imperial College, care lucrează la LHC, consideră că, dacă rezultatul de la Fermilab este confirmat, acesta ar putea fi prima dintre numeroasele noi cercetări ce ar putea anunța cea mai mare schimbare a modului în care înțelegem Universul de la teoria relativității a lui Einstein, formulată acum mai bine de o sută de ani.
„Speranța este că aceste 'fisuri' se vor transforma în 'abisuri' și, în cele din urmă, vom vedea o semnătură spectaculoasă, care nu numai că va confirma că modelul standard s-a prăbușit ca descriere a naturii, dar ne va oferi și o nouă direcție care să ne ajute să înțelegem ce vedem și cum arată noua teorie a fizicii. Dacă acest lucru ar fi valabil, trebuie să existe noi particule și noi forțe care să facă aceste date coerente”, spune Mirtesh Patel.
Toți ochii sunt acum ațintiți asupra acceleratorului de particule Large Hadron Collider, care urmează să își reia experimentele după o modernizare de trei ani.
Deși sunt speranțe că ar putea fi puse bazele unei noi teorii mai complete a fizicii, oamenii de știință sunt, totuși, precauți. „Am mai fost aici și am mai fost dezamăgiți, dar cu toții sperăm în sinea noastră că acesta este adevărul și că, în timpul vieții noastre, am putea asista la genul de transformare despre care am citit în cărțile de istorie”, spune dr. Patel.
Teoria Modelului Standard
Teoria Modelului Standard care guvernează în prezent fizica particulelor ţine cont de toate măsurătorile efectuate în domeniul fizicii particulelor elementare, care vizează universul infinitezimal, ale cărui elemente sunt atomii şi forţele care îi guvernează.
Aşa se întâmplă în cazul bosonului W, o particulă ce determină în special o anumită interacţiune, considerată slabă, între alte particule ale materiei. Acea interacţiune se află la baza radioactivităţii şi, dincolo de ea, la baza reacţiilor de fuziune nucleară, precum cele care se produc în interiorul Soarelui.
Toate aceste particule şi forţele aferente sunt legate într-un fel de echilibru. De exemplu, masa bosonului W este limitată de cea a bosonului Higgs.
„Modelul Standard prezice un echilibru, însă rezultatul experimental care ne-a fost prezentat contrazice acea predicţie”, a declarat pentru AFP fizicianul şi directorul departamentului de cercetare de la CNRS (Centrul Naţional de Cercetări Ştiinţifice din Franţa - n.r.), Jan Stark.
Acest „castel din cărţi de joc” se clatină odată cu anunţul făcut de autorii noului studiu, potrivit cărora masa bosonului W este mai mare decât estimările actuale.
Cum a fost posibilă descoperirea de la Fermilab
În colaborare cu CDF, cei 400 de oameni de ştiinţă coordonaţi de profesorul Ashutosh Kowtal au măsurat acea masă - de 80.433 de Megaelectronvolţi - cu o precizie fără precedent (0,01%), de două ori mai mare decât cel mai bun grad de precizie de până acum. Rezultatul este rodul celor 10 ani de analize efectuate asupra unui eşantion de 4 milioane de particule produse de Tevatron, un accelerator de particule administrat de Fermilab în Statele Unite, închis în prezent.
Acel accelerator, la fel ca LHC administrat de CERN în Europa (care a permis identificarea bosonului Higgs), face să se ciocnească între ele o serie de particule la viteze fenomenale, care dezvăluie în urma spargerii lor elementele ce le compun.
Unei alte echipe, care va folosi un alt instrument, îi revine de acum sarcina de a confirma rezultatul obţinut de studiul american, pentru a dovedi valabilitatea acestuia.
Dacă va fi confirmată, această descoperire ar putea trăda existenţa „unor noi interacţiuni sau a unor noi particule”, pe care experimentele din zilele noastre nu le-au dezvăluit încă.
Mai multe observaţii ştiinţifice, precum viteza galaxiilor din norii galactici sau viteza de revoluţie anormală a unor stele, i-au constrâns pe astrofizicieni să formuleze o teorie despre existenţa unei ipotetice „forțe întunecate” care guvernează acele fenomene. Nimic din Modelul Standard nu a explicat până acum care particulă elementară ar compune acea „materie întunecată”.
„Urmăm această ipoteză, fără să neglijăm nicio pistă. Vom sfârşi prin a înţelege în cele din urmă”, spune, încrezător, profesorul Ashutosh Kowtal.
Editor : Luana Pavaluca
