Tegu on esimese katsetulemusega, mis läheb selgelt vastuollu tänapäeva füüsika ühe olulisema ja tunnustatuma alusteooria, standardmudeliga. USA-s Illinois' osariigis asuva Fermilab Collider Detectori (CDF) teadlased leidsid nimelt, et W-bosoni nime kandev osake on raskem kui seni ennustatu. Osake vahendab nõrka vastastikmõju, ühte neljast universumi alusjõust, vahendab BBC News.

Teadlaskollektiivi kõneisiku professor David Tobacki sõnul võib tulemusi pidada šokeerivaks. Avastus võib viia selleni, et teadlased arendavad välja uue ja ammendavama teooria universumi toimimise kohta. Kui korduskatsetes nähakse sama tulemust, muudab see Tobacki sõnul maailma. Tema sõnul peab varem või hiljem füüsikas saabuma paradigmanihe ja loodab, et just see tulemus paneb jää liikuma. 

Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi juhtivteaduri Martti Raidal veel võimalikku nihet füüsikute maailmapildis kinnitama ei tõtta. "Üks interpretatsioon ongi see, et nüüd on standardmudeli sisemine kooskõla rikutud ja peab olemas olema mingi uus füüsika," ütleb ta: "Teine tõlgendus on see, et tegemist on kümme aastat tagasi oma töö lõpetanud detektoriga ja seal on mingid suured süstemaatilised vead."

Tillukese erinevuse suur kaal

Täpsemalt leidsid katse autorid, et W-bosoni mass erineb teoorias ennustatust vaid õige pisut ehk 0,1 protsenti. Kui aga järgmised katsed tulemust kinnitavad, on väikesel erinevusel suured tagajärjed. Osakestefüüsika standardmudel on ennustanud jõu- ja aineosakeste käitumist ning omadusi ennustanud veatult juba pool sajandit. Nüüd kujutab Fermilabi töörühma saadud tulemus endast esimest selget lahkheli.

Uuringu teise kõneisiku ja INFN Sezione di Pisa professori Georgio Chiarelli sõnul suutis töörühm tulemusi nähes vaevu oma silmi uskuda. Algul oletasid nad, et äkki läks midagi katses valesti. Äärmise hoolega tulemusi läbi vaadates ei leidnud uurijad siiski enda hinnangul ühtki viga.

Katse tulemus võib olla seotud Fermilabi ning Šveitsi ja Prantsusmaa piiril asuva Suure Tuumaosakeste Põrguti (LHC) teistes katsetes nähtud leidudega. Ehkki tulemused on veel kinnitamata, osutavad need samuti kõrvalekaldele standardmudelist. Uurijad oletavad muu hulgas, et hälvete taga on veel avastamata viies loodusjõud.

Füüsikud on juba mõnda aega tõdenud, et praegu käibel olevat teooriat tuleb ajakohastada. Näiteks ei seleta see, miks on ilmaruumis nähtamatu tumeaine või tumeenergia universumit üha kiiremas tempos paisutab. Praegune teooria jääb hätta ka gravitatsiooni seletamisel.

Martti Raidal tõdeb samuti, et füüsikas on vajadus uue teooria järele väga suur. "Tumeainet on viis korda rohkem kui tavalist ainet, aga me ei tea, mis asi see on. Samas kõik teooriad, mis seda seletavad, on ju olemas," sõnab ta. Juhtivteaduri sõnul võib eeldada, et esmaspäevaks on teadlased üle maailma võrguvaramusse arXiv üles laadinud  kümneid saadud tulemust selgitada üritavaid teadustöid.

LHC juures töötav Imperial College Londoni teadur Mitesh Patel usub, et Fermilabi katse tulemuste kordamisel võib see olla esimene paljudest tulemustest, mis kuulutab nihet füüsikas. Tegu oleks tema sõnul suurima nihkega viisis, kuidas füüsikud universumit mõistavad peale Einsteini relatiivsusteooriate tulekut enam kui saja aasta eest.

Patel loodab, et nii-öelda esimestele pääsukestele järgneb parvede kaupa uutmoodi mõtlejaid. Ajapikku saab maailm tema sõnul näha, kuidas standardmudel kui valitsev looduse kirjeldusviis laguneb. Selle asemel avaneb füüsikutele uus suund, mida järgides jõuavad nad loodetavasti uue ja ammendavama füüsikateooriani.

Patel märgib veel, et kui Fermilabi katse tulemused paika peavad, peab maailmas leiduma füüsikutele veel tundmata osakesi ja jõude, mis selliseid tulemusi seletaks.

Enne õhtut hõisata ei maksa

Maailma füüsikute elevust hoiab tagasi aga tulemustega kaasas käiv vali häirekell. Kuigi Fermilab saavutas seni teadaolevalt W-bosoni massi kõige täpsemat mõõtmistulemuse, on nende tulemus vastuolus kahe täpsuse poolest järgmisel kohal oleva mõõtmistulemusega. Need kaks mõõtmistulemust langevad standardmudeli ennustatuga kaksja pärinevad kahest sõltumatust katsest.

Cambridge'i Ülikooli teoreetilise füüsika professori Ben Allanachi sõnul nörritab selline pingerida nii mõndagi teadlast. Ta lisab, et oluline on mõista, mis Fermilabi saadud tulemuse taga tegelikult on. Kui kaks täpsuselt järgmist katset on W-bosoni massi osas ühel meelel, klapivad standardmudeliga ja on uue katsega tugevas vastuolus, on see Allanachi sõnul murettekitav.

Mitesh Pateli kinnitas, et enamik teadlasi jääv siiski veidi ettevaatlikuks. Sarnaseid ja lõpuks pettumusega lõppenud heureka-hetki on olnud varemgi. Samas loodavad tema sõnul sisimas kõik, et seekord on uutel tuultel tõsi taga ja nad saavad veel oma elu ajal näha ajaloolise kaaluga pööret.

Martti Raidali sõnul tasub uuest katsest rääkides arvestada, et selle ümber tekitatud meediakära on tahtlik. "See on Ameerika kõige suurem ja tähtsam eksperiment, mis on avaldatud väga tähtsas ajakirjas. Sellist furoori tekitada on olnud nende inimeste teadlik valik," märgib ta. Samuti ei oska ta veel ette ennustada olukorra lõpplahendust. "Kas leitakse uus füüsika või siis CERN-is LHC-s mõõdetakse W-bosoni mass paremini ära ja näidatakse, et midagi on valesti," nimetab ta ainsaid võimalusi.

Suur Tuumaosakeste Põrguti hakkab peale kolme-aastast uuenduskuuri uusi andmeid koguma selle aasta kevadel. 

Katse tulemusi tutvustatakse ajakirjas Science.