Кредитна графіка: Лабораторія Берклі
У випадку потовщення сюжету, коли розгадується таємниця, бозон Хіггса щойно посилився, хоча субатомну частинку ще не було знайдено. У листі до наукового журналу Nature, опублікованому в номері від 10 червня 2004 р., Міжнародна співпраця вчених, що працюють на теватроновому прискорювачі Національної лабораторії прискорень Фермі (Фермілаб), повідомляє про найбільш точні вимірювання досі для маси верху кварк? знайдена субатомна частинка? і це потребує перегляду вгору для довгопостульованого, але все ще невиявленого бозона Хіггса.
"Оскільки маса верхнього кварка, про який ми повідомляємо, трохи вище, ніж раніше, це означає, що найбільш ймовірна величина маси Хіггса також вище", - каже Рон Мадарас, фізик з Національної лабораторії Лоренса Берклі з Міністерства енергетики США (Берклі Лабораторія), яка очолює місцеву участь у експерименті D-Zero на Теватроні. "Найвірогідніша маса Хіггса зараз збільшена з 96 до 117 ГеВ / с2"? GeV / c2 є загальною частиною фізичної одиниці маси; маса протона вимірює приблизно 1 GeV / c2? "Це означає, що це, ймовірно, не чутливість сучасних експериментів, але дуже ймовірно, що це буде виявлено в майбутніх експериментах на великому адронному колайдері, що будується в ЦЕРН".
Бозона Хіггса назвали відсутнім посиланням у Стандартній моделі частинок і полів - теорії, яка використовується для пояснення фундаментальної фізики з 1970-х років. До 1995 року верхнього кварка також не було, але потім експериментальні групи, що працюють у двох великих детекторних системах Tevatron, D-Zero та CDF, змогли його виявити самостійно.
Вчені вважають, що бозон Хіггса, названий шотландським фізиком Пітером Хіггсом, який вперше теоретизував його існування в 1964 році, відповідає за масу частинок, кількість речовини в частці. Згідно з теорією, частинка набуває масу завдяки взаємодії з полем Хіггса, яке, як вважають, пронизує весь простір і порівнюється з патокою, яка прилипає до будь-якої частинки, що котиться через неї. Поле Хіггса переноситься бозонами Хіггса, так само як електромагнітне поле переносять фотони.
«У стандартній моделі маса бозона Хіггса співвідноситься з масою верхніх кварків, - каже Мадарас, - тому вдосконалене вимірювання маси верхньої кварки дає більше інформації про можливе значення маси бозона Хіггса».
За стандартною моделлю, на початку Всесвіту існувало шість різних типів кварків. Топ-кварки існують лише на мить, перш ніж занепали в нижній кварк і W-бозон, а це означає, що створених при народженні Всесвіту вже давно немає. Однак у "Теватроні" Фермілаба, найпотужнішому в світі колайдарі, зіткнення мільярдів протонів і антипротонів дають час від часу першочерговий кварк. Незважаючи на їх короткі виступи, ці топ-кварки можуть бути виявлені та охарактеризовані експериментами D-Zero та CDF.
Оголошуючи результати D-Zero, космоперспектор експерименту Джон Вумерслі сказав: "Техніка аналізу, яка дозволяє нам витягувати більше інформації з кожного найважливішого події, що відбувся в нашому детекторі, дозволила значно підвищити точність плюс-мінус 5,3 GeV / c2 в вимірювання верхньої маси порівняно з попередніми вимірюваннями. Нове вимірювання порівняно з точністю всіх попередніх вимірів маси верхньої кварки. Коли цей новий результат поєднується з усіма іншими вимірюваннями як експериментів D-Zero, так і CDF, новий середній показник для світової маси стає 178,0 плюс або мінус 4,3 GeV / c2. "
Система детекторів D-Zero складається з центрального детекторного масиву, герметичного калориметра для вимірювання енергії та великої твердокутної мюонної детекторної системи. Лабораторія Берклі розробила та побудувала два електромагнітні калориметри, а також початковий детектор вершин, найпотаємніший компонент системи стеження. Детектори відстеження доповнюють калориметри, вимірюючи траєкторії частинок. Тільки при поєднанні вимірювань траєкторії та енергії вчені можуть ідентифікувати та охарактеризувати частинки.
Підвищуючи центральне значення маси верхньої кварки, схоже, зменшується ймовірність того, що бозон Хіггса можна буде виявити на Теватроні, він відкриває ширші двері для нових відкриттів у суперсиметрії, також відомі як SUSY, розширення Стандартної моделі, яка Об'єднує частинки сили і матерії завдяки існуванню надпартів (іноді їх називають "частинками"). Суперсиметрія прагне заповнити прогалини, залишені стандартною моделлю.
"Діючі обмеження чи межі поточної маси, які виключають надсиметричні частинки, дуже чутливі до маси верхньої кварки", - каже Мадарас. "Оскільки маса верхніх кварків тепер вище, ці межі або межі не такі суворі, що збільшує шанс побачити надсиметричні частинки на Теватроні".
Вчені з майже 40 університетів США та 40 закордонних установ внесли свій вклад в аналіз даних, про які в природі повідомила експериментальна група D-Zero. Співавторами цього листа, окрім Мадараса, були Марк Стровінк, Ел Кларк, Том Тріппе та Деніел Вітсон.
Директор Фермілаб Майкл Вітрелл заявив у заяві, що ці результати не закінчують історію точних вимірювань верхньої кваркової маси. «Два детектори колайдера, D-Zero і CDF, записують велику кількість даних під час виконання II Теватрона. Нещодавно співпраця CDF повідомила про нові попередні вимірювання максимальної маси на основі даних Run II. Точність середніх показників у світі ще більше покращиться, коли їх результати будуть остаточними. Протягом наступних кількох років обидва експерименти будуть робити все більш точні вимірювання маси верхньої кварки ».
Фермілаб, як і Лабораторія Берклі, фінансується Департаментом енергетики. У відповідь на лист Nature від групи D-Zero, Реймонд Л. Орбах, директор Управління науки, сказав: "Ці важливі результати демонструють, як наші вчені застосовують нові методи до існуючих даних, виробляючи нові оцінки для маси бозон Хіггса. Ми з нетерпінням чекаємо чергового раунду результатів з величезної кількості даних, які генеруються сьогодні в Fermilab Tevatron.
Берклі Лабораторія є національною лабораторією США з питань енергетики, що знаходиться в Берклі, Каліфорнія. Він проводить некласифіковані наукові дослідження та керується Каліфорнійським університетом. Фермілаб - це національна лабораторія, що фінансується Управлінням науки Міністерства енергетики США, керується Науково-дослідною асоціацією університетів
Оригінальне джерело: Новини лабораторії Берклі
