Menorehkan kemenangan lain untuk Model Standar, teori yang sangat sukses yang menggambarkan bagaimana semua partikel fundamental yang diketahui berinteraksi.
Fisikawan telah membuat pengukuran yang paling tepat dari seberapa kuat kekuatan lemah - salah satu dari empat kekuatan fundamental alam - bekerja pada proton.
Hasilnya, yang diterbitkan hari ini (9 Mei) dalam jurnal Nature, persis seperti yang diprediksi oleh Standard Model, yang merupakan pukulan lain bagi upaya fisikawan untuk menemukan kekusutan dalam teori dan menemukan fisika baru yang dapat menjelaskan materi gelap dan energi gelap. .
Terlepas dari kemenangannya, Model Standar tidak lengkap. Itu tidak menjelaskan materi gelap dan energi gelap, yang bersama-sama dapat membentuk lebih dari 95 persen alam semesta dan belum pernah diamati secara langsung. Teori ini juga tidak memasukkan gravitasi atau menjelaskan mengapa alam semesta mengandung lebih banyak materi daripada antimateri.
Menguji Model Standar
Salah satu cara menuju teori yang lebih lengkap adalah dengan menguji apa yang dikatakan Model Standar tentang gaya lemah, yang bertanggung jawab atas peluruhan radioaktif, memungkinkan reaksi nuklir yang membuat matahari bersinar dan menggerakkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Kekuatan interaksi gaya lemah tergantung pada apa yang disebut muatan lemah partikel, seperti gaya elektromagnetik bergantung pada muatan listrik dan gravitasi tergantung pada massa.
"Kami hanya berharap ini adalah salah satu jalan untuk menemukan celah dalam Model Standar," kata Greg Smith, seorang fisikawan di Jefferson National Accelerator Facility di Virginia dan manajer proyek untuk percobaan Q-lemah.
Para peneliti mengecam berkas elektron di kolam proton. Putaran elektron adalah paralel atau anti-paralel dengan sinar. Setelah bertabrakan dengan proton, elektron akan tersebar, sebagian besar karena interaksi yang melibatkan gaya elektromagnetik. Tetapi untuk setiap 10.000 atau 100.000 hamburan, kata Smith, satu terjadi melalui kekuatan lemah.
Tidak seperti gaya elektromagnetik, gaya lemah tidak mematuhi simetri cermin, atau paritas, seperti yang disebut oleh fisikawan. Jadi, ketika berinteraksi melalui gaya elektromagnetik, sebuah elektron mencerai-beraikan dengan cara yang sama terlepas dari arah putarannya. Tetapi ketika berinteraksi melalui gaya lemah, probabilitas bahwa elektron akan terpencar sedikit bergantung pada apakah putarannya paralel atau anti-paralel, relatif terhadap arah yang ditempuh elektron.
Dalam percobaan, berkas berganti-ganti antara menembakkan elektron dengan putaran paralel dan anti-paralel sekitar 1.000 kali per detik. Para peneliti menemukan bahwa perbedaan dalam probabilitas hamburan hanya 226,5 bagian per miliar, dengan ketepatan 9,3 bagian per miliar. Itu setara dengan menemukan bahwa dua Gunung Everest yang identik berbeda ketinggiannya dengan ketebalan koin dolar - dengan ketepatan hingga lebar rambut manusia.
"Ini adalah asimetri terkecil dan paling akurat yang pernah diukur dalam hamburan elektron terpolarisasi dari proton," kata Peter Blunden, seorang ahli fisika di University of Manitoba di Kanada yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Pengukuran itu, lanjutnya, merupakan pencapaian yang mengesankan. Plus, itu menunjukkan bahwa, dalam perburuan fisika baru, percobaan yang relatif rendah energi ini dapat bersaing dengan akselerator partikel kuat seperti Large Hadron Collider di dekat Jenewa, kata Blunden.
Meskipun muatan lemah proton ternyata cukup banyak seperti yang dikatakan Model Standar, semua harapan tidak hilang untuk menemukan fisika baru suatu hari nanti. Hasilnya hanya membatasi seperti apa fisika baru itu nantinya. Sebagai contoh, kata Smith, mereka mengesampingkan fenomena yang melibatkan interaksi elektron-proton yang terjadi pada energi di bawah 3,5 teraelectron volts.
Tetap saja, itu akan jauh lebih menyenangkan jika mereka menemukan sesuatu yang baru, kata Smith.
"Saya kecewa," katanya kepada Live Science. "Aku mengharapkan penyimpangan, sinyal. Tapi orang lain merasa lega bahwa kita tidak jauh dari apa yang diprediksi Model Standar."
