Nova računalna analiza pokazuje da je elektroslabo međudjelovanje pri određenim energijama oko jedan posto jače nego što su pokazivale dosadašnje procjene. Riječ je o preciznijem izračunu poznate sile, a ne o otkriću nove temeljne sile.
Rezultat bi mogao pomoći u usporedbi teorijskih predviđanja s najpreciznijim mjerenjima u fizici čestica. U tom području i mala razlika može pokazati da Standardni model ne opisuje neki dio prirode do kraja.
Četiri temeljne sile
U današnjem opisu prirode razlikujemo gravitaciju, elektromagnetsku silu te jaku i slabu nuklearnu silu. Elektromagnetska i slaba sila pri vrlo visokim energijama ujedinjuju se u elektroslabo međudjelovanje, jedan od temelja Standardnog modela fizike čestica.
Jačinu tog međudjelovanja nije moguće svesti na jednu mjernu vrijednost. Kvarkovi, od kojih su građeni protoni i neutroni, snažno međudjeluju, a kvantne korekcije mijenjaju način na koji se sila očituje pri različitim energijama. Zato fizičari prate kako se konstanta sprezanja mijenja s energijom.
Izračun iz prvih načela
Međunarodni tim istraživača upotrijebio je kvantnu kromodinamiku na rešetki, numerički pristup u kojem se prostor i vrijeme opisuju golemim brojem računalnih točaka. Takve simulacije omogućuju da se doprinos hadrona izračuna iz prvih načela, polazeći od svojstava kvarkova i gluona, bez oslanjanja na zaseban fenomenološki model.
U radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters autori navode da su doprinos hadrona promjeni elektroslabih sprega izračunali s preciznošću na razini promila pri niskim energijama. Prema tom izračunu, jačina elektroslabog međudjelovanja oko je jedan posto viša od procjene koja se temelji na dosadašnjim eksperimentalnim podacima i modelima.
Za preciznu fiziku čestica ni takva razlika nije zanemariva. Ona može utjecati na usporedbu teorijskih predviđanja s rezultatima akceleratora i pomoći fizičarima da odvoje stvarno odstupanje od nesigurnosti u izračunu.
Veza s mionom
Kvantna kromodinamika na rešetki već je imala važnu ulogu u raspravama o magnetskom momentu miona. Kozmos je ranije pisao o eksperimentu mion g-2, u kojem se teorijski doprinos hadrona uspoređuje s iznimno preciznim mjerenjima.
U oba slučaja teorija mora dovoljno dobro opisati učinke snažne sile unutar hadrona kako bi se iz mjerenja mogla izdvojiti mala odstupanja. Neovisni izračuni iz prvih načela zato mogu pomoći u razdvajanju stvarne fizike od nesigurnosti u modelu.
Rezultat treba neovisnu provjeru
Ovo nije konačna riječ o jačini elektroslabog međudjelovanja. Rezultat treba usporediti s novim mjerenjima i neovisnim teorijskim izračunima. Posebno će biti važno provjeriti hoće li se razlika od približno jedan posto zadržati kada se poboljšaju računalne simulacije, podaci o hadronima i mjerenja pri različitim energijama.
Takav rezultat sam po sebi ne znači da je pronađena nova čestica, ali može usmjeriti potragu za fizikom izvan Standardnog modela. Što je poznata teorija preciznija, to je lakše prepoznati odstupanje koje bi upućivalo na novu fiziku.
U konačnoj procjeni treba zasebno uzeti u obzir pogreške povezane s gustoćom računalne rešetke, konačnim volumenom i prijelazom na kontinuirani prostor. Zato autori objavljuju i procjenu nesigurnosti, kako bi drugi timovi mogli ponoviti račun i usporediti ga s drugim metodama.
