En måling fra sidste år indikerede, at W-bosonernes masse er større end antaget i standardmodellen - var ukendte partikler på spil? Men nye resultater fra CERN indikerer, at massen er nogenlunde, som den skal være.
I april 2022 kom det frem, at det amerikanske forskningslaboratorium for højenergipartikelfysik, Fermilab, havde foretaget en måling af W-bosonen, der brød med forventningerne.
W-boson-partiklen er en bærer af den svage kernekraft - en naturkraft, der spiller en rolle for radioaktivitet og i de kerneprocesser, der får Solen til at skinne.
Forskere i CDF-samarbejdet ved Fermilab konkluderede, at W-bosonen har en masse, der er noget større, end den burde være.
Det var en opdagelse, der skabte opsigt i partikelfysiksamfundet.
Massen passede nemlig ikke helt med standardmodellen, som er modellen, der beskriver universets mindste komponenter, elementarpartiklerne.
Afvigelsen fra standardmodellen kan betyde én af to ting, fortalte fysiker Are Raklev dengang til forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.
Enten var der noget galt med målingen, eller også er der flere partikler, som endnu ikke er blevet opdaget.
Standardmodellen har ellers vist sig at være meget solid, men der er visse mysterier, den endnu ikke kan forklare - eksempelvis hvad mørkt stof er, og så er tyngdekraft heller ikke med.
Derfor er det spændende, når partikelforsøg en sjælden gang leverer resultater, der går imod det forventede.
Det kan være et vink om, at der er noget mere, som ikke er opdaget endnu, som kan give en endnu dybere forståelse af, hvordan universet hænger sammen.
»Det er måske ikke oplagt for andre. Men vi håber, at modellen bryder sammen. Det er det, der er spændende, for så kan vi opdage noget nyt,« har Are Raklev tidligere sagt til forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.
Men det kan se ud til, at fysikere må lede videre efter interessante spor. Forskere i ATLAS-samarbejdet ved CERN i Schweiz er kommet med en ny måling af W-bosonen.
Resultaterne indikerer ifølge en pressemeddelelse fra ATLAS, at massen er inden for forventningerne.
Det bryder med målingen fra Fermilab og CDF-samarbejdet.
»Efter den nye ATLAS-måling virker det nu mere sandsynligt, at der er et problem med CDF-målingen,« skriver Are Raklev, professor i fysik ved Universitetet i Oslo, i en e-mail til forskning.no.
Ifølge standardmodellen ville W-bosonen have en masse på 80,354 millioner elektronvolt - plus/minus 7 millioner ifølge CERN.
Forskere i CDF-samarbejdet ved Fermilab nåede frem til et tal, der var lidt anderledes, men stadig klart udenfor forventningen: Cirka 80.433 millioner elektronvolt.
De nye resultater fra Large Hadron Collider ved CERN tyder på, at massen er 80.360 millioner elektronvolt med en usikkerhed på 16 millioner elektronvolt. Det er inden for forventningen.
ATLAS-samarbejdet ved CERN kom med sin første beregning af W-bosonens masse i 2017. Denne måling stemte også overens med standardmodellen inden for usikkerhedsmarginen.
I den nye måling har ATLAS-forskerne sat deres lid på stort set de samme data. De stammer fra forsøg udført i 2011 med partikler, der kolliderer i partikelacceleratoren Large Hadron Collider (LHC).
I den opdaterede måling har de forbedret analysemetoden yderligere og fået en endnu mere præcis måling.
Resultatet betegnes dog stadig som foreløbigt. Yderligere undersøgelser af W-bosonens masse vil blive udført på CERN.
Det er notorisk svært at måle W-bosonens masse. Det skyldes blandt andet, at W-bosonen hurtigt henfalder til blandt andet en neutrinopartikel, som ikke kan observeres.
Der foregår et større arbejde, hvor de forskellige forskere samarbejder for at koordinere de ret komplicerede antagelser, de har gjort, siger Are Raklev.
»Det vigtigste her er antagelsen om, hvordan kvarkerne, der smækker sammen for at producere W-bosonen, fordeler sig i de protoner, der støder sammen. Her har de taget lidt forskellige udgangspunkter, blandt andet fordi vi hele tiden lærer mere om disse kvarkfordelinger fra LHC.«
Denne information bliver løbende opdateret ifølge Are Raklev.
»Håbet er at komme med et mere koordineret resultat mellem eksperimenterne inden for et års tid.«
Han tilføjer, at det også er interessant at bemærke, at ATLAS' måling også ligger lidt over, hvad standardmodellen forudsiger, at W-bosonen skal veje.
©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.
