Základní model vesmíru je špatně, tvrdí skupina fyziků. Na hledání slabiny pracovali deset let

Stovky vědců spolupracovaly na přesném změření hmotnosti bosonu W, elementární částice zodpovědné za slabou jadernou sílu. Fyzici teď výsledky zveřejnili – a ke svému překvapení zjistili, že boson je hmotnější, než předpovídá Standardní model částicové fyziky. Výsledky vyšly v odborném žurnálu Science.

Nová hodnota hmotnosti bosonu W je výsledkem deseti let experimentů a výpočtů více než čtyř stovek fyziků z 54 různých institucí po celém světě. Pokusy probíhaly na obrovském detektoru srážek Tevatron v laboratoři Fermilab nedaleko Chicaga. Tento urychlovač je velký jako čtyřpatrový dům a váží 4500 tun.

Ukázalo se, že hmotnost bosonu W je 80 433 ± 9 MeV/c², což asi osmdesátkrát víc, než je hmotnost protonu. Tento výsledek je přibližně dvakrát přesnější než u starších měření. Ale důležité je, jak zvláštní tento výsledek byl.

Detektor Tevatron
Zdroj: FermiLab

„Když jsme to číslo uviděli, hned jsme si řekli, že je divné,“ popsal mluvčí experimentu David Tobac. „Nastalo ticho. Nevěděli jsme vůbec, co si o tom myslet.“ To pro různá média potvrdili i další fyzici, kteří se na experimentu podíleli – natolik se zaměřili na přesnost a kvalitu analýzy, až si napoprvé nevšimli samotné hodnoty. A když ji zaznamenali, byl to pro většinu šok.

Co je boson W?

Když se řekne boson, většině lidí se vybaví nejspíš Higgsův boson přezdívaný někdy také Božská částice. Ale ve skutečnosti je bosonů mnohem víc, vlastně mezi ně patří spousta známých částic – fotony, gluony, tetra- a hexakvarky nebo mezony. A také bosony W a Z. 

Boson W (neboli slabý) je spojený se slabou jadernou silou, což je jedna ze základních interakcí. Je zodpovědná za jeden typ radioaktivního rozpadu a jadernou fúzi, k níž dochází ve hvězdách. Tato částice byla objevena v CERNu roku 1983 a od té doby byla považována za jeden z hlavních úspěchů teorie Standardního modelu fyziky částic. Jenže teď se může ukázat, že se stane i jeho hrobníkem.

  • Bosony jsou částice, které mají symetrickou vlnovou funkci a celočíselný spin. Jmenují se podle indického fyzika Šatendranátha Boseho, proto bývají někdy označovány jako Boseho částice.
  • Částice, které nejsou bosony, se nazývají fermiony nebo anyony.

Co je Standardní model

„Veškerá známá hmota ve vesmíru se skládá ze šesti druhů kvarků a šesti druhů leptonů a všechny jevy, které ve vesmíru pozorujeme, dovedeme vysvětlit pomocí čtyř druhů interakcí“ – to je jednovětý souhrn Standardního modelu, který je tím nejlepším, co má částicová fyzika k dispozici. Přes řadu alternativních teorií a hypotéz i výhrad je stále nejvíce využívaným nástrojem pro popis vesmíru a jeho zákonů.

Standardní model předpovídá hodnotu řady částic, včetně bosonu W. Jenže výsledek reálných měření (80 433 ± 9 MeV/c²) je od předpovězené hodnoty (80 357 ± 6 MeV/c²) velmi odlišný. Je to sice statisticky možné, ale velmi, velmi nepravděpodobné – podle předního experta na měření bosonu W Ashutoshe Vijaye Kotwala je tato pravděpodobnost menší než jedna ku miliardě. 

Přehled vzájemného ovlivňování mezi částicemi popisovanými Standardním modelem
Zdroj: Wikimedia Commons

Kde je chyba a co to znamená

Je tedy velmi pravděpodobné, že výsledky tohoto experimentu jsou reálné – a chyba bude nejspíš někde ve Standardním modelu. Otázka je, kde. Tento model má několik slabin, nedokáže totiž například vysvětlit a popsat dva ze zásadních fenoménů vesmíru – temnou hmotu a gravitaci. Navíc už rok existují náznaky, že ani částici jménem mion Standardní model nedokázal dobře předpovědět. 

Výsledky nutně neříkají, že je celý tento model úplně špatně. „Pokud se toto měření potvrdí, naznačuje možnou potřebu vylepšení výpočtu Standardního modelu nebo jeho rozšíření,“ uvedli vědci, kteří na experimentu pracovali, v tiskové zprávě. „Přestože se jedná o zajímavý výsledek, je třeba měření potvrdit dalším experimentem, aby bylo možné jej plně interpretovat,“ doplnil zástupce ředitele Fermilabu Joe Lykken.

Právě na to jsou už připravené experimenty, které budou zkoumat důsledky nového zjištění pomocí různých srážkových pokusů – budou tedy zaznamenávat srážky částic a z nich se pokusí zjistit co nejvíce informací. Stále se očekávají výsledky z detektorů ATLAS a CMS, dvou detektorů ve Velkém hadronovém urychlovači v CERNu. Právě tyto dva detektory před deseti lety pomohly nalézt Higgsův boson, takže si od těchto měření vědci hodně slibují. Ještě důležitější ale může být modernizace Velkého hadronového urychlovače (LHC), jež by měla být dokončena roku 2027.

Podle Davida Tobacka je výsledek důležitým příspěvkem k ověření přesnosti Standardního modelu. „Nyní je na komunitě teoretických fyziků a dalších experimentech, aby na to navázali a tuto záhadu vysvětlili,“ dodal. „Pokud je rozdíl mezi experimentální a očekávanou hodnotou způsobený nějakou novou částicí nebo subatomární interakcí, což je jedna z možností, je tady velká šance, že se jedná o něco, co by mohlo být objeveno v budoucích experimentech.“ 

Tento objev by podle něj mohl vést k vytvoření nové, úplnější teorie fungování vesmíru. „Pokud budou výsledky ověřeny dalšími experimenty, svět bude vypadat jinak,“ řekl pro BBC News. „Musí dojít ke změně paradigmatu. Je naděje, že možná právě tento výsledek bude tím, který prolomí hráz. Slavný astronom Carl Sagan řekl, že mimořádná tvrzení vyžadují mimořádné důkazy. Věříme, že je máme.“

Rozporuplné výsledky

„Je třeba připomenout, že citovaný výsledek měření hmotnosti bosonu W je jen jeden z několika měření této veličiny,“ uvedl pro ČT24 fyzik Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu Akademie věd. „Má sice nejmenší chybu, ale i měření kolaborace D0, která také pracovala na urychlovči TEVATRON ve Fermilab jako CDF, a především kolaborace ATLAS na uychovači LHC v CERN, jsou dostatečně přesná a v souhlase se standardním modelem a naopak v rozporu s měřením CDF.“ O tom, kdo má pravdu, zda ATLAS a D0, nebo CDF a zda tedy má standardní model problém, rozhodnou podle profesora Chýly nová měření kolaborací ATLAS a CMS v CERN s mnohonásobně větší statistikou než má CDF, jejíž měření se opírá o data z doby před rokem 2011. „Do té doby může být standardní model klidný,“ dodává vědec.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Americké úřady odmítly posoudit mRNA vakcínu proti chřipce

Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) odmítl posoudit žádost farmaceutické společnosti Moderna o schválení její nové vakcíny proti chřipce. Píší o tom agentury s odvoláním na úterní oznámení společnosti.
před 3 hhodinami

Meta a Google úmyslně fungují jako drogy nebo kasina, tvrdí žaloba

Společnosti Meta a Google v přelomovém soudním procesu v Los Angeles čelí obvinění, že své sociální sítě a platformy záměrně navrhly tak, aby si na nich děti vypěstovaly závislost. Žalující strana chce, aby Meta, která vlastní sítě Instagram, Facebook a WhatsApp a Google, vlastník videoplatformy YouTube, převzaly odpovědnost za újmu způsobenou dětem v důsledku používání těchto sítí.
před 4 hhodinami

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
včera v 14:56

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
včera v 13:00

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
včera v 10:07

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
9. 2. 2026

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
9. 2. 2026Aktualizováno9. 2. 2026

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
9. 2. 2026
Načítání...