Az Energiaügyi Minisztérium Fermi Nemzeti Gyorsító laboratóriumának tudósai egyetlen kísérlettel érte el a világ legpontosabb mérését a W-bozon tömegében. Más mérésekkel kombinálva a W-bozon tömegének szigorúbb megértése a kutatókat közelebb hozza a megfoghatatlan Higgs-bozon-részecske tömegéhez.
A Higgs-részecske elméleti, ám még nem látott részecske, más néven „Isten-részecske”, amelyről úgy gondolják, hogy más részecskék számára megadja a tömegüket. A W-bozon, amely körülbelül 85-szer nehezebb, mint egy proton, radioaktív béta-bomlást tesz lehetővé, és süt a napot.
A mai bejelentés a Fermilabban zajló nemzetközi DZero együttműködés heti második fő felfedezését jelenti. A hét elején a csoport bejelentette, hogy egyetlen felső kvarcot állít elő a Fermilab Tevatron ütközőjén.
A DZero egy olyan nemzetközi kísérlet, amely 18 ország 90 intézményéből mintegy 550 fizikusból áll. Támogatja az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma, a Nemzeti Tudományos Alapítvány és számos nemzetközi finanszírozási ügynökség. Az elmúlt évben az együttműködés 46 tudományos publikációt tett közzé a DZero részecskedetektorral végzett mérések alapján.
A W-bozon a gyenge nukleáris erő hordozója és az elemi részecskék és erők standard modelljének kulcseleme, amely szintén megjósolja a Higgs-bozonot. Pontos tömege elengedhetetlen a Higgs-bozon valószínű tömegének becsléséhez a W-bozonra és a felső kvarcra, az elemi részecskére gyakorolt finom kvantumhatásainak tanulmányozása révén.
A DZero kísérlettel foglalkozó tudósok most a 0,05 százalékos pontossággal mérték a W-bozon tömegét. A részecske pontos tömege a DZero-val mért 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Az együttműködés eredményeit a vasárnap Rencontres de Moriond néven ismert Electroweak interakciók és egyesített elméletek konferencián mutatták be.
"Ez a gyönyörű mérés szemlélteti a Tevatron, mint egy precíziós eszköz erejét, és azt jelenti, hogy a stresszteszt, amelyet a standard modellre megrendeltünk, stresszesebbé és felfedőbbé válik" - mondta Chris Quigg a Fermilab teoretikusa.
A DZero csapat úgy határozta meg a W-tömeget, hogy megmérte a W-boszonok elektronokra és elektronneutronokra történő bomlását. A mérés elvégzéséhez szükséges volt a DZero részecskedetektor kalibrálása körülbelül háromszáz százalékpontos pontossággal, ez egy nehéz feladat, amely több éves erőfeszítést igényelt egy tudóscsoporttól, beleértve a hallgatókat is.
A CERN európai laboratóriumában 1983-ban történt felfedezése óta számos Fermilab és CERN kísérlet folyamatosan növeli a pontosságot a W-bozon tömegének mérésével. A DZero most a legnagyobb pontosságot a Tevatron részecske-ütköző által a Fermilab-nál szállított nagy adatminta körültekintő elemzésével érte el. A DZero eredménynek a korábbi eredményekkel való konzisztenciája a használt kalibrálási és elemzési technikák érvényességére utal.
"Ez a Tevatron egyik legnagyobb kihívást jelentő pontossági mérése" - mondta Dmitri Denisov, a DZero szóvivője, a Fermilab. "Sok éves erőfeszítésre volt szükség az 5500 tonnás detektor felépítéséhez, az adatok összegyűjtéséhez és rekonstruálásához, majd az összetett elemzés elvégzéséhez, hogy jobban megismerjük a standard modell ezen alapvető paraméterét."
Forrás: Fermilab
