Credit imagine: Berkeley Lab
În cazul în care complotul se îngroașă pe măsură ce misterul se desfășoară, bosonul Higgs tocmai a devenit mai greu, chiar dacă particula subatomică nu a fost încă găsită. Într-o scrisoare către revista științifică Nature, publicată în numărul din 10 iunie 2004, o colaborare internațională a oamenilor de știință care lucrează la acceleratorul Tevatron al Laboratorului Național de Accelerare Fermi (Fermilab), raportează cele mai precise măsurători încă pentru masa topului quark? o particulă subatomică care a fost găsită? iar acest lucru necesită o revizuire ascendentă pentru bosonul Higgs, care a fost mult timp postulat, dar încă nedetectat.
"Întrucât masa de quark de top raportată este un pic mai mare decât cea măsurată anterior, înseamnă că valoarea cea mai probabilă a masei Higgs este de asemenea mai mare", spune Ron Madaras, fizician la Lawrence Berkeley Laboratorul Național al Energiei din SUA (Berkeley) Lab), care conduce participarea locală la experimentul D-Zero la Tevatron. „Cea mai probabilă masă Higgs a fost acum crescută de la 96 la 117 GeV / c2”? GeV / c2 este o unitate comună de masă-fizică a particulelor; masa protonului măsoară aproximativ 1 GeV / c2? „Ceea ce înseamnă că este probabil dincolo de sensibilitatea experimentelor actuale, dar este foarte probabil să se găsească în experimentele viitoare la Colizorul de Hadroni Mare construit la CERN.”
Bosonul Higgs a fost numit veriga lipsă din Modelul Standard de particule și câmpuri, teoria care a fost folosită pentru a explica fizica fundamentală încă din anii '70. Înainte de 1995, quark-ul de top nu mai lipsea, dar apoi echipele experimentale care lucrau la cele două sisteme mari de detector ale lui Tevatron, D-Zero și CDF, au putut să-l descopere în mod independent.
Oamenii de știință consideră că bosonul Higgs, numit pentru fizicianul scoțian Peter Higgs, care și-a teoretizat prima dată existența în 1964, este responsabil pentru masa particulelor, cantitatea de materie dintr-o particulă. Conform teoriei, o particulă capătă masă prin interacțiunea sa cu câmpul Higgs, despre care se crede că pătrunde în tot spațiul și a fost comparată cu melasa care se lipește de orice particulă care se rulează prin ea. Câmpul Higgs ar fi purtat de bosonii Higgs, la fel cum câmpul electromagnetic este purtat de fotoni.
„În modelul standard, masa bosonului Higgs este corelată cu masa de quark de sus”, spune Madaras, „deci o măsurare îmbunătățită a masei de quark superioare oferă mai multe informații despre valoarea posibilă a masei bosonului Higgs.”
Conform modelului standard, la începutul universului existau șase tipuri diferite de quark. Quark-urile de top există doar pentru o clipă înainte de a se descompune într-un quark de jos și un boson W, ceea ce înseamnă că cele create la nașterea universului au dispărut de mult. Cu toate acestea, la Tevatron-ul lui Fermilab, cel mai puternic colizor din lume, coliziunile între miliarde de protoni și antiprotoni produc un ocazional quark de vârf. În ciuda aparițiilor scurte, aceste quark-uri de top pot fi detectate și caracterizate prin experimente D-Zero și CDF.
În anunțarea rezultatelor D-Zero, medicul de specialitate John Womersley a declarat: „O tehnică de analiză care ne permite să extragem mai multe informații din fiecare eveniment de quark de top care a avut loc în detectorul nostru a dat o precizie mult îmbunătățită de plus sau minus 5.3 GeV / c2 în măsurarea masei superioare, comparativ cu măsurătorile anterioare. Noua măsurare este comparabilă cu precizia tuturor măsurătorilor anterioare de masă de quark superioare. Când acest nou rezultat este combinat cu toate celelalte măsurători din experimentele D-Zero și CDF, noua medie mondială pentru masa superioară devine 178,0 plus sau minus 4,3 GeV / c2. "
Sistemul de detecție D-Zero constă dintr-un sistem de detector de urmărire centrală, un calorimetru ermetic pentru măsurarea energiei și un sistem mare de detector de muoni cu unghi solid. Berkeley Lab a proiectat și construit cele două calorimetre electromagnetice cu capăt final și, de asemenea, detectorul de vertex inițial, componenta cea mai interioară a sistemului de urmărire. Detectoarele de urmărire completează calorimetrele măsurând traiectoriile particulelor. Doar atunci când se combină traiectoria și măsurătorile de energie, oamenii de știință pot identifica și caracteriza particulele.
În timp ce crește valoarea centrală pentru masa de quark de top pare să diminueze posibilitatea ca bosonul Higgs să poată fi descoperit la Tevatron, deschide o ușă mai largă pentru noi descoperiri în supersimetrie, cunoscută și sub numele de SUSY, o extensie a modelului standard care unește particulele de forță și materie prin existența superpartenilor (uneori numiți „spartici”). Supersimetria urmărește să completeze lacunele lăsate de modelul standard.
„Limitele sau limitele de masă actuale care exclud particulele supersimetrice sunt foarte sensibile la masa de quark de sus”, spune Madaras. „Deoarece masa de quark de top este acum mai mare, aceste limite sau limite nu sunt la fel de severe, ceea ce crește șansa de a vedea particule supersimetrice la Tevatron.”
Oamenii de știință din aproape 40 de universități din SUA și 40 de instituții străine au contribuit la analiza datelor raportate în scrisoarea către Nature de către grupul experimental D-Zero. Co-autorii Berkeley Lab, pe lângă Madaras, au fost Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe și Daniel Whiteson.
Directorul Fermilab, Michael Witherell, a declarat într-o declarație că aceste rezultate nu încheie povestea măsurătorilor de precizie ale masei de quark de top. „Cei doi detectori de coliziuni, D-Zero și CDF, înregistrează cantități mari de date în Run II al Tevatron. Colaborarea CDF a raportat recent noi măsurători preliminare ale masei superioare pe baza datelor Run II. Precizia mediei mondiale se va îmbunătăți în continuare atunci când rezultatele lor vor fi finale. În următorii câțiva ani, ambele experimente vor face măsurători din ce în ce mai precise ale masei de quark de sus. "
Fermilab, la fel ca Berkeley Lab, este finanțat de Biroul de Știință al Departamentului Energiei. Ca răspuns la scrisoarea Nature din grupul D-Zero, Raymond L. Orbach, directorul Oficiului Științei, a declarat: „Aceste rezultate importante demonstrează modul în care oamenii de știință aplică tehnici noi la datele existente, producând noi estimări pentru masa de bosonul Higgs. Așteptăm cu nerăbdare următoarea rundă de rezultate din cantitățile vaste de date care sunt generate astăzi la Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab este un laborator național al Departamentului pentru Energie al SUA, situat în Berkeley, California. Conduce cercetări științifice neclasificate și este gestionat de Universitatea din California. Fermilab este un laborator național finanțat de Office of Science of the US Department of Energy, operate de Universities Research Association, Inc.
Sursa originală: Comunicat de presă Berkeley Lab
