Naukowcy z Fermi National Accelerator Laboratory z Departamentu Energii osiągnęli najbardziej precyzyjny na świecie pomiar masy bozonu W za pomocą jednego eksperymentu. W połączeniu z innymi pomiarami, lepsze zrozumienie masy bozonu W doprowadzi również badaczy do zbliżenia się do masy nieuchwytnej cząstki bozonu Higgsa.
Cząstka Higgsa jest teoretyczną, ale jak dotąd niewidzialną cząsteczką, zwaną także „cząstką Boga”, która, jak się uważa, nadaje masie innym cząsteczkom. Bozon W, który jest około 85 razy cięższy od protonu, umożliwia radioaktywny rozpad beta i sprawia, że słońce świeci.
Dzisiejsze ogłoszenie jest drugim ważnym odkryciem w ciągu tygodnia dla międzynarodowej współpracy DZero w Fermilab. Na początku tego tygodnia grupa ogłosiła produkcję jednego górnego kwarka w zderzaczu Fevilab Tevatron.
DZero to międzynarodowy eksperyment z udziałem około 550 fizyków z 90 instytucji w 18 krajach. Jest wspierany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, National Science Foundation i szereg międzynarodowych agencji finansujących. W ubiegłym roku współpraca opublikowała 46 prac naukowych opartych na pomiarach wykonanych detektorem cząstek DZero.
Bozon W jest nośnikiem słabej siły jądrowej i kluczowym elementem Modelu Standardowego cząstek elementarnych i sił, który również przewiduje bozon Higgsa. Jego dokładna masa ma kluczowe znaczenie dla obliczeń pozwalających oszacować prawdopodobną masę bozonu Higgsa poprzez badanie jego subtelnych efektów kwantowych na bozon W i górny kwark, cząstkę elementarną odkrytą w Fermilab w 1995 roku.
Naukowcy pracujący nad eksperymentem DZero zmierzyli teraz masę bozonu W z dokładnością do 0,05 procent. Dokładna masa cząstki zmierzona za pomocą DZero wynosi 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Współpraca zaprezentowała swój wynik na niedzielnej dorocznej konferencji na temat interakcji Electroweak i ujednoliconych teorii znanej jako Rencontres de Moriond.
„Ten piękny pomiar ilustruje moc Tevatron jako precyzyjnego instrumentu i oznacza, że test warunków skrajnych, który zamówiliśmy dla Modelu Standardowego, staje się bardziej stresujący i odkrywczy” - powiedział teoretyk Fermilab, Chris Quigg.
Zespół DZero określił masę W poprzez pomiar rozpadu bozonów W na elektrony i neutrina elektronowe. Wykonanie pomiaru wymagało skalibrowania detektora cząstek DZero z dokładnością około trzech setnych jednego procenta, trudne zadanie, które wymagało kilkuletniego wysiłku od zespołu naukowców, w tym studentów.
Od czasu odkrycia w europejskim laboratorium CERN w 1983 r. Wiele eksperymentów w Fermilab i CERN mierzyło masę bozonu W ze stale rosnącą precyzją. Teraz DZero osiągnął najwyższą precyzję dzięki drobiazgowej analizie dużej próbki danych dostarczonej przez zderzacz cząstek Tevatron w Fermilab. Spójność wyniku DZero z poprzednimi wynikami świadczy o ważności różnych stosowanych technik kalibracji i analizy.
„To jeden z najtrudniejszych pomiarów dokładności w Tevatron” - powiedział rzecznik DZero Dmitri Denisov z Fermilabu. „Nasza współpraca wymagała wielu lat pracy przy budowie detektora o masie 5500 ton, gromadzeniu i rekonstrukcji danych, a następnie przeprowadzaniu kompleksowej analizy w celu poprawy naszej wiedzy o tym podstawowym parametrze modelu standardowego.”
Źródło: Fermilab
