Фізики визначили масу важливої елементарної частинки. W-бозони, переносники слабкої енергії, мають масу 80 370 мегаелектронволь (MeV). Позитив: це добре узгоджується з попередніми припущеннями, здійсненими на підставі стандартної моделі фізики елементарних частинок. Розчаровує однак те, що принаймні в цьому немає і сліду «нової фізики».
Отриманий результат досліджень (червоне) порівняно з попередніми результатами вимірювань та передбаченнями станартної моделі (сіра ділянка). Зображення: CERN/ATLAS.
У стандартній моделі фізики елементарних частинок поряд зі складовими матерії досліджують також частинки, що визначають фундаментальні фізичні взаємодії. Наприклад, фотони проявляються за електромагнітної сили, глюони – за сильної взаємодії.
Слабку взаємодію, яку спостерігають зокрема при радіоактивному бета-розпаді, переносять Z- i W-бозони. Вперше W-бозони виявили 1983 року у Європейській організації з ядерних досліджень (CERN).
Згідно зі стандартною моделлю фізики елементарних частинок W-бозони мають масу, зумовлену існуванням бозонів Гіґґса. Проте визначити цю масу навіть у найбільшому прискорювачі частинок планети – Великом адронному колайдері (ВАК) – впродовж тривалого часу вважали неможливим.
Однак після п’яти років досліджень науковцям з CERN вдалося з високою точністю виміряти масу W-бозонів. Вимірювання учені здійснили з точністю 0, 2 %, досягнувши одного з найточніших результатів коли-небудь здійснених однократних вимірювань.
Для аналізу науковці спостерігали за зіткненням протонів з енергією сім тераелектронвольт в детекторі ATLAS, що у ВАК, і зі способу та перебігу розпаду частинок виводили масу W-бозонів.
Результат: маса W-бозонів дорівнює приблизно 80 370 ± 19 MeV – це узгоджується з попередніми вимірюваннями та теоретичними припущеннями. «Маса W-бозонів, яку нам вдалося виміряти, підтверджує консистенцію стандартної моделі фізики елементарних частинок», – каже Матіас Шотт (Matthias Schott) з Майнцького університету.
Це, без сумніву, успіх. Проте: «Ймовірно, ми би втішилися ще більше, якби виявили нові відхилення», – припустив фізик. Адже якби маса W-бозонів суттєво відрізнялася від очікуваних показників, то прийнята стандартна модель елементарної фізики опинилася би під питанням – адже б з’явилися докази існування нових, ще невідомих процесів і частинок.
CERN/ Universität Mainz, 16/12/2016
Зреферувала Соломія Кривенко
17.12.2016