A W-bozon titkai
A W-bozon körülbelül nyolcvanszor nehezebb, mint egy proton, így a természet egyik legmasszívabb elemi részecskéje. Elsősorban a „gyenge kölcsönhatás” közvetítője, amely lehetővé teszi, hogy bizonyos részecskék átalakuljanak egy másik típussá – például amikor uránból ólom keletkezik radioaktív bomlási folyamatok során, vagy amikor hidrogénből hélium lesz a csillagokban zajló magfúzió során.
2022-ben a Fermilab Tevatron-gyorsítójában dolgozó tudósok minden eddiginél pontosabban mérték a W-bozon tömegét, és a mért érték jelentősen eltért a részecskefizika elméleti jóslataitól. Ha ez az eredmény igaznak bizonyulna, az alapjaiban rengetné meg a fizika szabályait, mivel a jelenlegi elméletek nem jósolnak ilyen eltérést.
Új mérések: közeledő válaszok
A LHC-ben most elvégzett friss mérés szinte azonos pontosságú, mégis közelebb áll az elméleti várakozásokhoz. Külön figyelmet érdemel, hogy ezzel nő az esélye annak, hogy alapvető ismereteink a részecskéről helyesek – bár a fizikusok többsége most a Standard Modell mellett teszi le a voksát. Akadnak azonban olyan szakértők, akik szerint még korai lenne végleges következtetéseket levonni, hiszen a két mérés nem egyezik. A Fermilab eredményei hat különböző módszeren alapultak, míg az LHC most még csak az első lépéseket tette meg, egy ehhez hasonló módszerrel.
Kiút a Standard Modellből?
A Standard Modell hosszú ideje sikeresen írja le a részecskék világát, de nem magyarázza például a sötét anyag vagy a sötét energia létezését, amelyek meghatározóak a világegyetemben. Ha a valóságban eltérés mutatkozna a modell jóslataihoz képest, az új irányt mutathatna a fizikusoknak – egyelőre azonban ez elmaradt.
A legújabb LHC-mérés szerint a W-bozon tömege 80 360,2 ± 9,9 MeV, ami nagyjából 160 ezerszerese az elektron tömegének, és pontosan abba a tartományba esik, amit a jelenlegi elméletek várnak.
A kísérlet kulisszatitkai
Az LHC szinte fénysebességre gyorsítja a protonokat, majd frontálisan ütközteti őket, hogy új részecskék, köztük időnként W-bozonok jelenjenek meg. Ezek azonban elképesztően rövid – mindössze 10^-24 másodperces – idő alatt semmisülnek meg, ezért közvetlenül nem is lehet mérni őket. Gyakran keletkezik viszont belőlük egy neutrínó és egy müon (egy nehezebb elektronféle). A müonokat a CMS-detektor már rendkívül pontosan tudja vizsgálni, így mintegy 100 millió ütközés eredményét elemezve sikerült a korábbinál pontosabb tömegbecslést adniuk.
Összességében világossá vált: a Standard Modell egyelőre hibátlanul állja a próbát, de a fizikusok folytatják a keresést azokért az eltérésekért, amelyek egy nagyobb rejtély megoldásához vezethetnek.
