Вчені з Національної прискорювальної лабораторії Фермі Департаменту енергетики домоглися найбільш точного в світі вимірювання маси W бозону за допомогою одного експерименту. У поєднанні з іншими вимірюваннями більш чітке розуміння маси W бозона також приведе дослідників до наближення до маси невловимого частинки бозона Хіггса.
Частинка Хіггса - це теоретична, але поки що небачена частинка, яку ще називають «частиною Бога», яка, як вважається, надає іншим частинкам свою масу. W бозон, який приблизно в 85 разів важчий від протона, дозволяє радіоактивне бета-розпад і змушує сонце світити.
Сьогоднішнє оголошення - це друге головне відкриття за тиждень для міжнародної співпраці DZero у Fermilab. На початку цього тижня група оголосила про виготовлення єдиного верхнього кварка на колайдарі Фермілаба Теватрон.
DZero - це міжнародний експеримент близько 550 фізиків з 90 установ у 18 країнах. Його підтримують Міністерство енергетики США, Національний науковий фонд та ряд міжнародних агентств фінансування. За останній рік співпраця опублікувала 46 наукових робіт на основі вимірювань, проведених з детектором частинок DZero.
W бозон є носієм слабкої ядерної сили і ключовим елементом Стандартної моделі елементарних частинок і сил, що також прогнозує бозон Хіггса. Його точна маса має вирішальне значення для розрахунків, щоб оцінити ймовірну масу бозона Хіггса, вивчаючи його тонкий квантовий вплив на W бозон і верхній кварк - елементарну частинку, виявлену в Фермілабі в 1995 році.
Вчені, які працюють над експериментом DZero, тепер виміряли масу W бозону з точністю 0,05 відсотка. Точна маса частинки, виміряна DZero, становить 80,40 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Співпраця представила свій результат на щорічній конференції з питань електромобільних взаємодій та уніфікованих теорій, яка називається Rencontres de Moriond у неділю.
"Це гарне вимірювання ілюструє потужність Теватрона як точного інструменту і означає, що стрес-тест, який ми замовили для Стандартної моделі, стає більш напруженим і показовим", - сказав теоретик Фермілаб Кріс Квігг.
Команда DZero визначила масу W, вимірявши розпад W бозонів до електронів та електронних нейтрино. Проведення вимірювання вимагало калібрування детектора частинок DZero з точністю близько трьох сотих відсотків, важке завдання, яке вимагало декількох років зусиль команди науковців, включаючи студентів.
З моменту його відкриття в європейській лабораторії CERN у 1983 році багато експериментів у Фермілабі та ЦЕРН вимірювали масу W бозону з постійно зростаючою точністю. Тепер DZero досяг найкращої точності за допомогою кропіткого аналізу великого зразка даних, доставленого телайтроновим колайдером у Фермілаб. Узгодженість результату DZero з попередніми результатами говорить про обґрунтованість застосовуваних різних методів калібрування та аналізу.
"Це одне з найскладніших вимірювань точності на Теватроні", - заявив співрозмовник DZero Дмитро Денисов з Fermilab. "Ми провели багато років зусиль, щоб ми створили 5 500-тонний детектор, збирали та реконструювали дані, а потім виконували комплексний аналіз, щоб покращити наші знання про цей фундаментальний параметр Стандартної моделі".
Джерело: Фермілаб
