Hukum fisika mungkin perlu ditulis ulang setelah penemuan partikel ‘kejutan’ membingungkan para ahli Sains | berita

W boson adalah partikel elementer yang diberi nama karena perannya dalam memediasi apa yang disebut gaya lemah – salah satu interaksi mendasar di samping elektromagnetisme, gravitasi, dan gaya kuat yang menyatukan proton dan neutron untuk membentuk inti atom.

Gaya lemah, yang bertindak sebagai gantinya dalam proton dan neutron individu, penting karena mendasari berbagai bentuk peluruhan radioaktif dan proses fusi nuklir yang menggerakkan bintang seperti Matahari.

Berbagai upaya telah dilakukan di masa lalu untuk menentukan massa yang tepat dari boson W menggunakan data dari eksperimen fisika partikel energi tinggi – termasuk penumbuk Tevatron di Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) dekat Chicago, Illinois.

Para peneliti dari kolaborasi Collider Detector at Fermilab (CDF) – saat ini beranggotakan 400 ahli – telah menghitung pengukuran boson W yang lebih tepat selama lebih dari dua dekade.

Perkiraan terbaru mereka didasarkan pada data dari sekitar 4,2 juta kandidat boson W yang ditemukan setelah tumbukan partikel berenergi tinggi di Tevatron dari tahun 1985 hingga operasi mesin berhenti pada tahun 2011.

Kumpulan data ini berukuran sekitar empat kali ukuran yang digunakan oleh kolaborasi dalam penghitungan massa W boson mereka sebelumnya pada tahun 2012.

Pemimpin studi dan fisikawan partikel Profesor Ashutosh V. Kotwal dari Duke University mengatakan: “Jumlah peningkatan dan pemeriksaan tambahan yang masuk ke hasil kami sangat besar.”

“Kami telah mempertimbangkan peningkatan pemahaman kami tentang detektor partikel kami serta kemajuan dalam pemahaman teoretis dan eksperimental tentang interaksi boson W dengan partikel lain.

“Ketika kami akhirnya mengungkapkan hasilnya, kami menemukan bahwa itu menyimpang dari prediksi Model Standar.”

Dalam Model Standar, massa boson W dikaitkan dengan pengukuran massa dua partikel lain – quark atas, yang pertama kali dideteksi oleh penumbuk Tevatron di Fermilab pada tahun 1995, dan Higgs boson, bukti adanya dari Large Hadron Tabrakan di CERN di perbatasan antara Prancis dan Swiss dilaporkan pada tahun 2012.

Dengan menggunakan massa ini sebagai titik awal, Model Standar memprediksi bahwa boson W harus memiliki massa 80.357 ± 6 MeV/c2 – yaitu sekitar 80 kali massa proton.

Namun, analisis terbaru dari data Tevatron menempatkan massa W boson pada nilai yang sedikit lebih besar yaitu 80.433 ± 6 MeV/c2.

Menurut tim, pengukuran ini memiliki akurasi 0,01 persen — peningkatan dua kali lipat dari perkiraan terbaik terakhir dan setara dengan mengukur berat gorila seberat 800 pon pada 1,5 ons.

BACA LEBIH BANYAK: Gempa di bawah petak gelap di Mars mengungkapkan magma bergerak di bawah permukaan

Fisikawan Universitas Oxford Profesor Chris Hays, yang merupakan anggota kolaborasi CDF, mengatakan: “Pengukuran CDF telah dilakukan selama bertahun-tahun.”

Nilai yang terukur, jelasnya, “disembunyikan dari penganalisis sampai prosedurnya benar-benar diteliti.

“Ketika kami menemukan nilainya, itu mengejutkan.”

Para peneliti menjelaskan bahwa nilai baru ini konsisten dengan sejumlah upaya sebelumnya untuk menentukan massa boson W – tetapi tidak setuju dengan yang lain.

Associate Director Fermilab Joe Lykken menambahkan: “Meskipun ini adalah hasil yang menarik, pengukuran perlu dikonfirmasi oleh eksperimen lain sebelum dapat diinterpretasikan sepenuhnya.”

JANGAN LEWATKAN:
Rolls-Royce memperkenalkan energi nuklir yang “terjangkau, berkelanjutan, dan aman” [REPORT]
Inggris menciptakan terobosan ‘menakjubkan’ lainnya dalam fusi nuklir: pertama di dunia [ANALYSIS]
Rencana Putin untuk memeras Jerman bisa berakhir dengan bencana [INSIGHT]

Juru bicara CDF dan fisikawan energi tinggi Profesor Giorgio Chiarelli dari Institut Nasional Fisika Nuklir Italia mengatakan: “Selama 40 tahun terakhir, banyak eksperimen penumbuk telah menghasilkan pengukuran massa boson W.

“Ini menuntut, pengukuran rumit yang menjadi semakin tepat.

“Kami butuh bertahun-tahun untuk melewati semua detail dan tes yang diperlukan.

“Ini adalah pengukuran kami yang paling kuat hingga saat ini, dan perbedaan antara nilai yang diukur dan yang diharapkan tetap ada.”

Kolega CDF dan fisikawan energi tinggi Profesor David Toback dari Texas A&M University menambahkan bahwa temuan terbaru dari kolaborasi ini merupakan kontribusi penting untuk pengujian akurasi Model Standar.

Dia berkata: “Sekarang terserah pada komunitas fisika teoretis dan eksperimen lain untuk menindaklanjuti ini dan menjelaskan misteri ini.

“Jika perbedaan antara nilai eksperimental dan yang diharapkan disebabkan oleh beberapa jenis partikel baru atau interaksi subatomik, yang merupakan salah satu kemungkinan, ada kemungkinan besar hal ini dapat ditemukan dalam eksperimen mendatang.”

Hasil lengkap dari penelitian ini dipublikasikan di jurnal Sains.