Massendiskrepanz des W-Bosons löst Physikdebatte aus

Die Masse des W-Bosons, eines fundamentalen Teilchens, das für die Kernfusion entscheidend ist, steht nach widersprüchlichen experimentellen Ergebnissen im Mittelpunkt einer wissenschaftlichen Debatte.Im Jahr 2023 analysierte ein Team unter der Leitung des Duke University-Physikers Ashutosh Kotwal Daten des Fermi National Accelerator Laboratory in der Nähe von Chicago und kam zu dem Schluss, dass das W-Boson deutlich schwerer war als vom Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt. Ihre Messung, die auf dem CDF-Experiment mit vier Millionen W-Bosonen basierte, ergab eine Masse von 77 Millionen Elektronenvolt (eV) höher als der theoretische Wert, mit einer Fehlerquote von nur 0,01 %.Eine nachfolgende Messung von Forschern am Large Hadron Collider des CERN in der Schweiz widersprach jedoch diesen Ergebnissen. Das CERN-Experiment unter Verwendung des CMS-Detektors stimmte mit der vom Standardmodell vorhergesagten Masse überein und machte die Anomalie damit zunichte.Diese Diskrepanz wirft Bedenken hinsichtlich potenzieller Fehler in den experimentellen Techniken oder übersehenen Fehlerquellen auf. Kotwals aktuelle Studie, die im Februar 2025 in Physical Review Research veröffentlicht wurde, untersucht die im Fermilab-Experiment verwendeten Berechnungen genau. Der Schwerpunkt der Studie liegt auf der präzisen Messung der Teilchenbahnen innerhalb des CDF-Detektors, einer kanisterförmigen Kammer mit 30.240 Hochspannungsdrähten. Kotwals Team untersuchte sorgfältig potenzielle Fehlausrichtungen der Drähte, die die Ergebnisse verfälschen könnten.Trotz der rigorosen Analyse kam Kotwal zu dem Schluss, dass selbst unter Berücksichtigung winziger Drahtverschiebungen die Messung der kinetischen Energie des Teilchens mit einer Genauigkeit von 25 Teilen pro Million genau bleibt. „Aus dieser Perspektive ist die CDF-Messung in Ordnung“, erklärte Kotwal.Ziel der laufenden Untersuchung ist es, die Ursache für die Diskrepanz zwischen den beiden Experimenten zu ermitteln. Kotwal betont die Bedeutung der Transparenz wissenschaftlicher Methoden und fordert andere Experimente auf, ähnliche interne Audits durchzuführen. Die Lösung dieses Massenrätsels könnte zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden Naturgesetze führen und möglicherweise Risse im Standardmodell der Teilchenphysik aufdecken.