ENGINEERINGNET.BE - De wetenschappers onderzochten het standaardmodel voor deeltjesfysica dat voorspelt hoe elementaire deeltjes zich gedragen, op elkaar inwerken en grotere structuren vormen zoals atoomkernen, atomen en moleculen.
Het model omvat de waarden van fundamentele natuurconstanten, zoals de massa van het elektron en de lichtsnelheid. De resultaten van enkele recente experimenten wijzen echter op gedrag dat verklaard zou kunnen worden door onbekende natuurkrachten of nieuwe deeltjes.
De wetenschappers onderzochten zes mogelijke nieuwe-fysicamodellen die bijvoorbeeld het bestaan van aan het beroemde Higgs-boson verwante deeltjes veronderstellen.
De waarden van de fundamentele constanten worden om de paar jaar aangepast door CODATA (Committee on Data for Science and Technology) zodat de theoretische voorspellingen van het standaardmodel voor deeltjesfysica zo goed mogelijk overeenkomen met experimentele resultaten.
Uit recente aanpassingen door CODATA bleek dat sommige experimentele resultaten niet volledig stroken met de gevonden fundamentele constanten. Natuurkundige Jeroen Koelemeij van de Vrije Universiteit Amsterdam: “Dit probleem werd omzeild door de onzekerheid van deze experimentele gegevens te vergroten zodat de inconsistentie verwaterde."
"Maar het is ook mogelijk dat de inconsistentie het gevolg is van nieuwe natuurkundige verschijnselen. Het standaardmodel is namelijk niet meer geldig zodra er één deeltje of kracht is die buiten het standaardmodel kan bestaan.”
In hun studie laten de wetenschappers een aangepaste CODATA-procedure zien waarin de theoretische voorspelling van het standaardmodel is uitgebreid met het hypothetische effect van een nieuw deeltje. De theorie die dit nieuwe deeltje beschrijft, wordt dan gekenmerkt door zijn eigen fundamentele constanten, bijvoorbeeld de massa van het nieuwe deeltje.
In één van de zes mogelijke nieuwe natuurkundige modellen die de wetenschappers onderzochten, deed de invoering van een nieuw deeltje de inconsistenties verdwijnen. Het nieuwe deeltje zorgde er ook voor dat de waarden van sommige bestaande fundamentele constanten aanzienlijk veranderden ten opzichte van hun huidige CODATA-waarden.
Toch benadrukken de wetenschappers dat hun resultaten niet mogen worden opgevat als de ontdekking van een nieuw deeltje. Zij wijzen op meetgegevens van deeltjesversnellerexperimenten die enkele van de door hen voorgestelde hypothetische modellen uitsluiten.
Desondanks biedt hun werk een manier om fundamentele constanten op te nemen in modellen die mogelijke nieuwe natuurkundige krachten of deeltjes proberen te verklaren. Hierdoor kan hun onderzoek helpen de vraag te beantwoorden welke onbekende natuurkunde voorbij het standaardmodel ligt.
