Oamenii de știință de la Laboratorul Național de Accelerare al Departamentului Energiei au realizat cea mai precisă măsurare din lume a masei bosonului W printr-un singur experiment. În combinație cu alte măsurători, o înțelegere mai strânsă a masei bosonului W îi va conduce, de asemenea, pe cercetători mai aproape de masa particulelor de boson Higgs evazive.
Particula Higgs este o particulă teoretică, dar încă nevăzută, numită și „particula lui Dumnezeu”, despre care se crede că va oferi altor particule masa lor. Bosonul W, care este de aproximativ 85 de ori mai greu decât un proton, permite descompunerea radioactivă a beta și face soarele să strălucească.
Anunțul de astăzi marchează a doua descoperire majoră într-o săptămână pentru colaborarea internațională DZero de la Fermilab. La începutul acestei săptămâni, grupul a anunțat producerea unui singur quark de top la colizorul Tevatron al lui Fermilab.
DZero este un experiment internațional format din aproximativ 550 de fizicieni din 90 de instituții din 18 țări. Este susținut de Departamentul de Energie al SUA, Fundația Națională de Știință și o serie de agenții de finanțare internaționale. În ultimul an, colaborarea a publicat 46 de lucrări științifice bazate pe măsurători efectuate cu detectorul de particule DZero.
Bosonul W este un purtător al forței nucleare slabe și un element cheie al modelului standard de particule și forțe elementare, care prezice, de asemenea, bosonul Higgs. Masa sa exactă este crucială pentru calcule pentru a estima masa probabilă a bosonului Higgs, studiind efectele cuantice subtile asupra bosonului W și quark-ului de sus, o particulă elementară care a fost descoperită la Fermilab în 1995.
Oamenii de știință care lucrează la experimentul DZero au măsurat acum masa bosonului W cu o precizie de 0,05 la sută. Masa exactă a particulei măsurate de DZero este 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Colaborarea și-a prezentat rezultatul la conferința anuală despre Interacțiunile Electroweak și teoriile unificate cunoscute sub numele de Rencontres de Moriond duminică.
„Această frumoasă măsurare ilustrează puterea Tevatronului ca instrument de precizie și înseamnă că testul de stres pe care l-am comandat pentru Modelul Standard devine mai stresant și mai revelator”, a spus teoreticianul Fermilab, Chris Quigg.
Echipa DZero a determinat masa W prin măsurarea descompunerii bosonilor W la electroni și neutroni electroni. Efectuarea măsurătorii a necesitat calibrarea detectorului de particule DZero cu o precizie de aproximativ trei sutimi de unu la sută, o sarcină dificilă care a necesitat câțiva ani de efort din partea unei echipe de oameni de știință, inclusiv studenți.
De la descoperirea sa în laboratorul european CERN din 1983, numeroase experimente la Fermilab și CERN au măsurat masa bosonului W cu o precizie în creștere constantă. Acum DZero a obținut cea mai bună precizie prin analiza cu atenție a unui eșantion de date mari furnizat de colizorul de particule Tevatron la Fermilab. Coerența rezultatului DZero cu rezultatele anterioare se referă la validitatea diferitelor tehnici de calibrare și analiză utilizate.
„Aceasta este una dintre cele mai provocatoare măsurători de precizie la Tevatron”, a declarat co-purtătorul de cuvânt al DZero, Dmitri Denisov, de la Fermilab. „A fost nevoie de mulți ani de eforturi din colaborarea noastră pentru a construi detectorul de 5.500 de tone, a colecta și a reconstrui datele și apoi a efectua analiza complexă pentru a îmbunătăți cunoștințele noastre despre acest parametru fundamental al modelului standard.”
Sursa: Fermilab
