Kimutatták, hogy a W-bozon, vagyis a nukleáris folyamatokért felelős elemi részecske tömege nagyobb, mint amekkorának eddig feltételezték.

Tízéves kutatómunka után egy nemzetközi kutatócsoport rávilágított arra, hogy a W-bozon, vagyis a nukleáris folyamatokért felelős elemi részecske tömege nagyobb, mint amekkorának eddig feltételezték. A kutatásban – amely alapjaiban rázhatja meg az Univerzum működéséről korábban alkotott képet – az ELTE Atomfizikai Tanszék munkatársa, Yoshikazu Nagai is részt vett.

A Fermilab Ütköztető Detektor (Collider Detector at Fermilab, CDF) 1985 és 2011 között nagyenergiájú részecskeütközések adatait rögzítette az Illionis államban lévő Tevatron részecskegyorsítónál. Az adatfelvétel eredményei, mintegy 450 trillió ütközésből álló adathalmazt jelentenek. Ezt az adathalmazt 23 ország 54 intézményének közel 400 tudósa 10 éven át elemezte.

0,01%-os pontossággal tudták megállapítani a W-bozon tömegét.

Ez olyan, mintha egy 350 kilogrammos gorilla súlyát 40 grammos pontossággal tudnák megmérni. Az új precíziós mérési eredmények lehetővé teszik a tudósok számára, hogy teszteljék a részecskefizika Standard Modelljét. Azt az elméleti keretet, amely a természetet a legalapvetőbb szintjén írja le.

A mérések alapján a W-bozon tömege körülbelül 80-szorosa a proton tömegének, vagyis körülbelül 80 000 MeV/c². A kutatók hosszú ideje dolgoznak a W-bozon tömegének meghatározásán. A mostani tömegmérésük központi értéke 80 433 MeV/c², bizonytalansága pedig ennek tízezred része, MeV/c². Az eredmény a Tevatron ütköztetőjéből gyűjtött 4,2 millió lehetséges W-bozon (azaz nagy eséllyel ténylegesen W-bozonnak tekinthető részecske) megfigyelésén alapul. Ez nagyjából négyszerese a 2012-ben közzétett elemzésben használt számnak. Az új érték kompatibilis a W-bozon tömeg korábbi mérésével, de vannak eltérések is, amelyek pontosításához további mérésekre van szükség.

„Ha ez igaz, és nem rendszerszintű torzítás vagy a számítási módszerének félreértése, akkor azt jelenti, hogy van egy olyan elemi összetevője az Univerzumnak. Olyan, amelyet még nem fedeztünk fel.” – adott hangot megdöbbenésének Harry Cliff, a Cambridge-i Egyetem tudósa, aki a Nagy Hadronütköztető (LHC) adatain dolgozik.