جرم اندکی بیشتر از انتظار یک ذره بنیادی فیزیک‌دانان را سردرگم کرده است

ایران اکونومیست-یک بررسی جدید که جرم یک ذره بنیادی را اندکی بیشتر از میزانی که دانشمندان تصور می‌کردند، نشان ‌می‌دهد، ممکن است بیانگر وجود خطاهای جدید عمده‌ای در مدل فعلی توضیح چگونگی کار جهان باشد.

کد خبر: ۴۱۵۷۴۸

تاریخ: ۲۳ فروردين ۱۴۰۱ - ۱۱:۲۴

فیزیکدان ذره‌ای در دانشگاه تگزاس A&M و سخنگوی «آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی فرمی» در نزدیک شیکاگو که این تجربیات در آن انجام شده است:‌ «موضوع این نیست که چیزی اشتباه باشد.» به گفته او، اگر آزمایشگاه‌های دیگر این نتایج را تکرار کنند، «واقعا به معنای آن است که اشتباهی بنیادی در درک ما از طبیعت وجود دارد.»

فیزیکدانان در این آزمایشگاه در طول بیش از ده سال گذشته ذرات را با هم برخود داده‌اند و جرم ۴ میلیون ذره «بوزون W» را اندازه گرفته‌آند. این ذرات زیراتمی مسئول نیروی بنیادی در مرکز اتم‌ها هستند و فقط برای کسری از ثانیه پیش از متلاشی شدن به ذرات دیگر وجود دارند.

توباک می‌گوید:‌«این ذرات به طور مداوم از کف کوانتومی جهان بیرون می‌زنند و به آن باز می‌گردند.» «کف کوانتومی» (quantum foam) مفهومی در مکانیک کوانتوم ست که به عنوان بنیاد ساخت جهاان تعریف شده است.

بر اساس این بررسی بوسیله گروهی ۴۰۰ نفره از دانشمندان در سراسر جهان که در ٰژورنال «ساینس» منتشرشده است این تفاوت یافت‌شده در جرم این ذره بنیادی نسبت به مقدار آن بر اساس پیش‌بینی نظریه حاکم در توصیف جهان بیش از حد بزرگ است که مربوط به خطای «گرد کردن» یا هر چیز دیگر به آسانی قابل‌توضیح باشد.

این دانشمندان می‌گویند این نتایج به قدری غیرعادی است که باید بوسیله تجربه دیگری تایید شود. اگر این نتایج تایید شوند، بزرگترین مشکل را برای آنچه «مدل استاندارد» در توضیح کیهان گفته می‌شود، به وجود می‌آورند.
«مدل استاندارد» جهان به پرسش کشیده می‌شود

آشوتوش و کوتوال، فیزیکدان در دانشگاه دوک، سرپرست آنالیز در این طرح گفت این یافته‌ها مانند کشف کردن اتاقی پنهان در خانه شما است.

این دانشمندان این فرضیه را مطرح کرده‌اند که ممکن است ذره کشف‌نشده‌ای وجود داشته باشد که با بوسون W در حال تعامل باشد و بتواند این تفاوت را توضیح دهد. ممکن است ماده تاریک، یک جزء کمتر شناخته‌شده جهان، نقشی داشته باشد. یا به گفته این پژوهشگران اصول فیزیکی جدیدی دست اندرکار است که در این لحظه شناخته نشده‌اند.

مدل استاندارد می‌گوید بوسون W باید جرمی به اندازه ۸۰۳۵۷۰۰۰ الکترون ولت به علاوه منهای شش داشته باشد.

جیورجیو چیارلی، یک دانشمند دیگر در تیم آزمایشگاه فرمی مدیر پژوهش موسسه ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا می‌گوید: «نتایج ما جرم این ذره اندکی بیشتر نشان داد. نه خیلی زیاد، اما همین مقدار هم کافی است. مقیاس تیم آزمایشگاه فرمی بوسون W را سنگین‌تر و در حد ۸۰۴۳۳۰۰۰ الکترون ولت به علاوه منهای نه نشان می‌دهد.

گرچه این تفاوت بزرگ به نظر نیم‌رسد، اما در دنیای زیراتمی عظیم شمرده می‌شود.

اما هم پژوهشگران این گروه و هم کارشناسانی که در این بررسی شرکت نداشتند، می‌گویند برای اینکه چنین تفاوت بزرگی را ثابت کرد نیاز به شواهد بیشتر بوسیله گروه دومی از پژوهشگران است.

قبلا اندازه‌گیری‌های کمتر دقیق‌تر جرم ذرع بوسون W بوسیله گروه‌های دیگر آن را نسبت به مقدار پیش‌بینی‌شده سبک‌تر نشان داده بود، بنابرای به گفته شون ام کارول، فیزیکدان موسسه فناوری کالیفرنیا که در این پژوهش شرکت نداشت می‌گوید «شاید چیز سستی در این تجربه وجود داشته باشد» و البته «کاملا ارزش جدی گرفتن را دارد.»

این یافته از این لحاظ مهم است که اثرات بالقوه‌ای بر مدل استاندارد فیزیک دارد.

کوتوال از دانشگاه دوک می‌گوید: «طبیعت حقایقی دارد. این مدل شیوه‌ درک ما از این حقایق است.»

دانشمدان مدت‌ها است که دریافته‌اند مدل استاندارد کامل نیست. این مدل ماده تاریک یا گرانش را به خوبی توضیخ نمی‌دهد. اگر دانشمندان مجبور باشند به عمق ماجرا بروند و این یافته‌های جدید را توضیح دهند باید اطمینان حاصل کنند که باعث به هم خوردن مجموعه‌ای ازمعادلات ریاضی که اکنون برای توضیح و پیش‌بینی سایر ذرات و نیروها به کار می‌روند، نمی‌شوند.

ای مشکل قبلا هم برای این مدل پیش آمده است. یک سال پیش هم گروه متفاوتی از دانشمندان یک مشکل دیگر را با مدل استاندارد و چگونگی واکنش گروهی دیگر از ذرات بنیادی به نام «میون‌ها»‌ هم پیش آمد.