Zou Het Model Van De Natuurkunde Eindelijk Kunnen Worden Onttroond?

{h1}

Gecombineerde resultaten van twee massieve atoombomers konden de eerste tekortkomingen in het heersende fysisch model blootleggen om subatomaire deeltjes te beschrijven.

Noot van de redacteur: dit verhaal is bijgewerkt op vrijdag 11 september om 14.45 uur. E.T.

Het probleem is het brouwen in de ordelijke wereld van de subatomaire fysica.

Nieuw bewijs van 's werelds grootste atoom-smasher, de Large Hadron Collider in Genève, Zwitserland, suggereert dat bepaalde kleine subatomaire deeltjes, leptonen genaamd, zich niet gedragen zoals verwacht.

Tot nu toe duiden de gegevens alleen op deze zich misdragende leptonen. Maar als meer gegevens hun eigenzinnige gedrag bevestigen, zouden de deeltjes de eerste scheuren in het heersende fysica-model voor subatomaire deeltjes zijn, zeggen onderzoekers. [Zie foto's van 's werelds grootste Atom Smasher]

Regerend model

Een enkel model, het Standaard Model genaamd, regeert de bizarre wereld van de kleine jongen. Het dicteert het gedrag van elk subatomair deeltje, van spookachtige neutrino's tot het lang gezochte Higgs-deeltje (ontdekt in 2012), dat verklaart hoe andere deeltjes hun massa krijgen. In honderden experimenten van meer dan vier decennia hebben natuurkundigen steeds weer bevestigd dat het standaardmodel een accurate voorspeller van de werkelijkheid is.

Maar het standaardmodel is niet het hele beeld van hoe het universum werkt. Ten eerste hebben natuurkundigen geen manier gevonden om de microkosmos van het standaardmodel te verzoenen met Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie, die beschrijft hoe massa ruimte-tijd op grotere schaal vervormt. En geen van beide theorieën verklaart de mysterieuze substantie die donkere materie wordt genoemd en die de meeste materie van het universum vormt, maar toch geen licht uitzendt. Dus natuurkundigen zijn op jacht geweest naar resultaten die in tegenspraak zijn met het standaardmodel van het standaardmodel, in de hoop dat het nieuwe fysica zou onthullen. [Beyond Higgs: 5 Andere deeltjes die zich in het heelal kunnen bevinden]

Scheuren in de fundering

Natuurkundigen hebben misschien zo'n tegenstrijdigheid gevonden in de Large Hadron Collider (LHC), die balken vol protonen rond een 27 kilometer lange (27 kilometer) ondergrondse ring versnelt en ze in elkaar ramt, waardoor een douche van kortstondige deeltjes ontstaat.

Tijdens het doornemen van de alfabetsoep van kortlevende deeltjes, ontdekten wetenschappers met het schoonheidsexperiment van de LHC (LHCb) een discrepantie in hoe vaak B-mesonen - deeltjes met een massa die vijf maal groter waren dan die van het proton - vergaan in twee andere soorten elektronachtige deeltjes, genaamd de tau lepton en de muon.

De LHCb-wetenschappers merkten iets meer tau-leptonen dan ze hadden verwacht, wat ze eerder dit jaar voor het eerst rapporteerden. Maar dat resultaat was zeer voorlopig. Alleen al uit de LHCb-gegevens was er een grote kans - ongeveer 1 op 20 - dat een statistische toeval de bevindingen kon verklaren.

"Dit is een kleine hint, en je zou niet erg opgewonden zijn geweest totdat je er meer van ziet," zei Hassan Jawahery, een deeltjesfysicus aan de Universiteit van Maryland in College Park, die aan het LHCb-experiment werkt.

Maar dezelfde discrepantie in de tau-lepton-muon ratio is eerder naar voren gekomen bij het BaBar-experiment van Stanford University, dat de fall-out volgde van elektronen die botsten met hun antimateriepartners, positronen.

Met beide gegevensbronnen gecombineerd, daalt de kans dat de tau-lepton-muon-discrepantie een bijproduct is van willekeurig toeval aanzienlijk. De nieuwe resultaten zijn op een zeker niveau van "4-sigma", wat betekent dat er een kans is van 99,999% dat de discrepantie tussen tau-leptonen en muonen een reëel fysisch fenomeen vertegenwoordigt en geen bijproduct is van willekeurig toeval, rapporteerden de onderzoekers sept. 4 in het tijdschrift Physical Review Letters. (Doorgaans kondigen natuurkundigen grote ontdekkingen aan, zoals die van het Higgs-deeltje, wanneer gegevens een 5-sigma-niveau van betekenis bereiken, wat betekent dat er een kans van 1 op 3,5 miljoen is dat de bevinding een statistische toeval is.)

"Hun waarden zijn volledig in lijn met de onze", zegt Vera Luth, een natuurkundige aan de Stanford University in Californië die aan het BaBar-experiment heeft gewerkt. "We zijn overduidelijk blij dat het er niet helemaal uitziet als een fluctuatie. Het is misschien wel goed."

Vreemde nieuwe werelden?

Het is natuurlijk nog te vroeg om met absolute zekerheid te zeggen dat er iets vreemds aan de hand is in de wereld van de zeer kleine. Maar het feit dat vergelijkbare resultaten zijn gevonden met volledig verschillende experimentele modellen, versterkt de LHCb-bevindingen, zei Zoltan Ligeti, een theoretisch fysicus bij het nationale laboratorium van Lawrence Berkeley in Californië, die niet betrokken was bij de huidige experimenten. Bovendien heeft de B-fabriek bij het atoom-smashende KEK-B experiment in Japan een soortgelijke afwijking gevonden, voegde hij eraan toe.

Als het fenomeen dat ze gemeten hebben, standhoudt bij verder testen, "zouden de implicaties voor de theorie en hoe we de wereld bekijken extreem groot zijn", vertelde Ligeti aan WordsSideKick.com. "Het is echt een afwijking van het standaardmodel in een richting die de meeste mensen niet hadden verwacht."

Een van de beste kanshebbers om donkere materie en donkere energie te verklaren, is bijvoorbeeld een klasse van theorieën die bekend staat als supersymmetrie, die stelt dat elk bekend deeltje een superpartner heeft met iets andere kenmerken. Maar de meest populaire versies van deze theorieën kunnen de nieuwe resultaten niet verklaren, zei hij.

Toch zijn de nieuwe resultaten nog niet bevestigd. Dat zal moeten wachten tot het team begint met het analyseren van gegevens van de nieuwste run van de LHC, die in april steeg tot bijna het dubbele van de energieniveaus, zei Jawahery.

"De onzekerheden zijn nog steeds groot en we willen het graag beter doen," zei Luth. "Ik weet zeker dat de LHCb dat zal doen."

Noot van de redacteur: dit verhaal is bijgewerkt om de beschrijving van het B-meson te corrigeren. Het heeft een massa van ongeveer vijf keer de massa van een proton en is geen krachtdrager.

Volg Tia Ghose op tjilpenen Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Doctor Vindt Spin In Oor Van Jongen
Doctor Vindt Spin In Oor Van Jongen

Zijn De Dropa-Stenen Authentiek?
Zijn De Dropa-Stenen Authentiek?

Science Nieuws


Catastrofale Overstroming In Louisiana Gemeten Vanuit De Ruimte
Catastrofale Overstroming In Louisiana Gemeten Vanuit De Ruimte

Stroke Victim Spreekt Plotseling Met Vreemd Accent
Stroke Victim Spreekt Plotseling Met Vreemd Accent

Drijvende Eilanden Rock Gevolgd In De Stille Oceaan
Drijvende Eilanden Rock Gevolgd In De Stille Oceaan

Tegenstanders Van Homohuwelijk Denken Dat Hun Eigen Unie Onwrikbaar Is
Tegenstanders Van Homohuwelijk Denken Dat Hun Eigen Unie Onwrikbaar Is

Te Veel Zitten In Verband Met Het Risico Op Kanker Van Vrouwen
Te Veel Zitten In Verband Met Het Risico Op Kanker Van Vrouwen


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com