Är standardmodellen för partikelfysik felaktig vid nyckelpunkter? Nyligen har det skett en ökning av experimentella observationer som avviker från förutsägelserna för denna allmänt accepterade fysiska teori. En aktuell studie från universitetet i Bonn ger nu ännu starkare bevis för förekomsten av "ny fysik". Den slutliga versionen av tidningen publiceras nu i tidningen Fysikbokstäver B . Huvudförfattaren Chien-Yeah Seng kommer att presentera resultaten i mitten av oktober vid höstmötet i U.S. Physical Society.

Standardmodellen för partikelfysik beskriver de byggstenar som utgör världen - vi människor, sandkornen på stranden, havsvattnet där vi kyler oss, men också solen som brinner ner på oss. Modellen förklarar också vilka krafter som verkar mellan dessa elementära partiklar, och låter oss förstå många fysiska fenomen.

"Dock, det finns också frågor som denna teori inte kan svara på, "förklarar Dr Chien-Yeah Seng, en postdoktor vid Helmholtz -institutet för strålning och kärnfysik vid universitetet i Bonn. "Till exempel, de flesta forskare antar att 95 procent av vårt universum består av mörk materia och mörk energi, som vi inte kan upptäcka direkt med våra mätinstrument. Men förekomsten av dessa mystiska komponenter kan inte härledas från standardmodellen. "

Många forskare antar därför att standardmodellen ännu inte är det ultimata svaret, men måste kompletteras eller till och med ändras i grunden. Ett ökande antal experimentella fynd pekar också i denna riktning, till exempel de som rör de så kallade kaonernas förfall. Dessa partiklar är en komponent i kosmiska strålar som kommer från stjärnor och galaxer. De är inte stabila, men förfaller i genomsnitt efter några miljarddels sekund.

Liten skillnad mellan mätning och teori

En parameter i standardmodellen som heter Vus beskriver detta förfall. Dess värde kan extraheras matematiskt från mätdata från experiment. Dock, om detta görs för olika sönderfallssätt för kaoner, olika resultat erhålls för Vus. "Detta kan vara en indikation på fysik bortom standardmodellen, "Seng förtydligar.

Men det är inte helt säkert. Detta beror på att det i princip finns tre möjliga orsaker till denna skillnad:Först och främst mätningarna i experimenten kan vara felaktiga eller för felaktiga. Andra, kanske beräkningen av de relevanta förfallna enligt standardmodellen inte är tillräckligt exakt. Eller, tredje, Standardmodellen är faktiskt felaktig vid denna tidpunkt. "Den första förklaringen anses nu osannolik, "understryker professor Dr. Ulf Meißner från Helmholtz -institutet." För en sak, det är nu möjligt att bestämma Vus experimentellt med ökande precision. Andra, dessa mätningar har nu upprepats många gånger. "

Är teorin fel? Eller är beräkningen för felaktig?

Dock, Det är fortfarande oklart om beräkningarna av förfall inom ramen för standardmodellen är tillräckligt noggranna för att extrahera Vus. Detta beror på att beräkningen av dessa endast är möjlig i ungefärlig grad, och endast med användning av extremt kraftfulla superdatorer. Förutom, även de snabbaste datorerna skulle för närvarande vara upptagen i decennier för att uppnå en tillräckligt hög beräkningsnoggrannhet. "Dock, vi behöver hög noggrannhet för att vara tillräckligt säkra på att skillnaden mellan Vus -värdena verkligen är ett tecken på ett fel i standardmodellen, "Seng betonar.

Tillsammans med kollegor, den unga forskaren från Malaysia har nu utvecklat en metod som avsevärt kan förkorta datortiden. "Att göra det, vi delade upp problemet - exakt utvinning av Vus - i många enklare delproblem, "säger han." Detta gjorde det möjligt att bestämma värdet av Vus från kaonförfall mycket snabbare och mer exakt än tidigare. "

Bevis på en "ny fysik" intensifieras

Resultaten bekräftar avvikelsen mellan Vus -värdena. Beviset för en "ny fysik" bortom standardmodellen har därför blivit starkare. "Vi kan inte vara helt säkra ännu, fastän, "säger Seng, som kommer att presentera sina fynd i mitten av oktober vid höstmötet i American Physical Society. "För det, våra beräkningar måste bli lite mer exakta. Men om våra resultat bekräftas, det skulle säkert vara ett av de viktigaste fynden inom partikelfysik under de senaste åren. "