TLDR: Měření hmotnosti částice W boson neodpovídá tomu, co předpovídá teorie. To může znamenat, že významná část popisu elementárních částic bude potřebovat korekci. Prozatím je ale brzy teorii zavrhovat, měření totiž bude třeba replikovat. Studie tuna.

Vědátorský SM

Mám tu jednu vysvětlivku nedávné novinky o tom, že „celý Standardní model fyziky je možná špatně kvůli tomu, že vědátorům vyšlo divně měření nějaké částice“. Hodilo by se k tomu totiž možná spíše klasikovo meme „Well, yes, but actually no“. Ale pojďme postupně.

Standardní model částicové fyziky alias SM (napsal bych „neplést s BDSM“, ale pro fyziky je to občas jedno a totéž) existuje už zhruba půlstoletí od svého zformulování v letech 1970 až 1973. Nejde o úplný popis celého našeho vesmíru, slavně třeba ignoruje gravitaci. Popisuje ale především vzájemné interakce elementárních částic, tedy matroše, z něhož se skládá, inu, většina nám známé hmoty vesmíru (další slavné opomenutí SM je nicméně temná hmota, ale nezahýbejme). SM přitom rozhodně není jenom nějaká papírová hypotéza, předpověděl úspěšně třeba detekci Higgsova bosonu v CERNu.

Nové a dosud nejpřesnější měření hmotnosti W bosonu se skutečně značně odlišuje od SM predikcí – dokonce hned o sedm standardních odchylek (a pouze pět, tedy pravděpodobnost 1 : 3.5 milionu že výsledek je náhoda, stačí k prohlášení objevu). Rozbili tedy vědátoři z CDF kolaborace ve Fermilabu, kteří W boson zvážili, skutečně celý SM obrovským Thorovým kladivem?

Jako vždy je realita trochu složitější, především pokud se podíváme na předchozí měření téhož. Nyní je sice přesnost dvojnásobná než u dosud nejpřesnějšího předešlého měření – ale těchto měření hmoty W bylo v průběhu času více na různých experimentech… A ty se shodují jak navzájem, tak i s predikcí SM. Jen to nejnovější osamoceně vyčnívá.

Jinými slovy, teze o chybnosti SM vychází z průměru různě přesných měření – je tak trochu jako zprůměrovat odhad toho, jak daleko je od vás nějaký předmět před tím & po tom, co si nasadíte brýle.

Co teď?

 Panují tedy jisté pochyby o tom, zda se nějaká věc v extrémně komplikované analýze dat (trvající 10 let!) neopomenula. Jak podotknul jeden z autorů staršího měření, nečekané odchylky mohou způsobit i takové drobnosti, jako třeba průběžná změna deformace samotného detektoru jeho vlastní vahou. Takto hypercitlivá měření jsou prostě – nepřekvapivě – velmi citlivá na precizní započítání všech efektů ovlivňujících podobu nasbíraných dat.

No co teď s tím? Jako vždy když panuje ve vědě neshoda, je nutné, aby se kolegové z jiných experimentů prokousali postupy v této analýze a pokusili se najít, v čem ten rozdíl vězí. A samozřejmě také netrpělivě vyčkáváme novější a přesnější výsledky např. z CERNu (kde byla již provedena některá starší měření, ale nejnovější data se ještě chroustají).

Těmito nejistými odstavci ale zároveň nechci napsat, že je „absolutně nemožné, aby byl SM vyvrácen“. Jak jsem zmínil, SM má určitá zjednodušení ve svém popisu reality, která dříve či později budou zřejmě muset vést k nějakým korekcím. Jenom není zatím jisté, jestli je tu onen okamžik již nyní.

A jedním dechem také potenciální vyvrácení SM neznamená, že se „celý fyzika mýlila“ a od zítřka bude možné létat pomocí myšlenky! SM velmi dobře odolával výsledkům měření až doposud – takže zjevně minimálně velká část z něj popisuje realitu správně!

Musíme počkat

Pokud nebude nějaká nová část popisovat realitu správně, bude to jistě pobídka, aby teoretičtí fyzikové začali uvažovat nad „SM 2.0“ či sáhli i do jiných inspirací, ale neznamená to, že se realita zboří.

Jedna vlaštovka totiž jaro nedělá, ale pokud by se odchýlený výsledek potvrdil i jinde, byla by to taková bomba, kterou by SM už pravděpodobně nerozdýchal! Takové fyzikální sado maso se však zatím ještě jistojistě nekoná.

[Tomáš Komárek, LL]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]