Das W-Boson ist das Trägerteilchen der schwachen Kernkraft und damit überall dort beteiligt, wo Atomkerne zerfallen oder verschmelzen. Welche Masse dieses Elementarteilchen hat, wird vom Standardmodell der Physik vorhergesagt. Doch jetzt hat die bisher genaueste Messung der W-Boson-Masse deutliche Abweichungen von dem theoretischen Wert ergeben – das W-Boson ist schwerer als es sein dürfte. Nach Ansicht des internationalen Forschungsteams könnte diese Diskrepanz darauf hindeuten, dass das physikalische Standardmodell unvollständig ist und es doch noch Kräfte oder Teilchen jenseits der bekannten Physik gibt.
Das 1983 entdeckte W-Boson ist eines der fundamentalen Elementarteilchen im Standardmodell der Physik. Denn es gehört zu den Trägerteilchen der physikalischen Grundkräfte und vermittelt zusammen mit dem Z-Boson die schwache Kernkraft. Diese wirkt immer dann, wenn Atome zerfallen oder miteinander verschmelzen – beispielsweise beim radioaktiven Betazerfall oder der Fusion von Wasserstoffkernen in der Sonne. Während andere Eichbosonen wie die Gluonen der starken Kernkraft oder die Photonen der elektromagnetischen Wechselwirkungen masselos sind, sind die W-Bosonen echte Schwergewichte: Dem Standardmodell der Physik zufolge ist ihre Masse etwa 80-mal höher als die des Protons. Dies ergibt sich aus theoretischen Berechnungen zu seiner Interaktion mit anderen Teilchen wie dem Higgs-Boson, dem Top-Quark und auch der Ladung des Elektrons. Treffen diese Annahmen zu, müsste das W-Boson eine Masse von 80,357 Megaelektronenvolt besitzen – so die Theorie.
Teilchenzerfälle legen höhere Masse des W-Bosons nahe
Ob dies stimmt, haben nun Physiker der CDF-Kollaboration am Fermi National Accelerator Laboratory in den USA überprüft. Ihre Messung beruht auf Daten des Tevatron-Teilchenbeschleunigers, in dem Protonen und Antiprotonen mit hoher Geschwindigkeit zur Kollision gebracht wurden.
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