Obrazový kredit: Berkeley Lab
V prípade zahusťovania zápletky, keď sa záhada rozvíja, sa Higgsov bozón práve prehĺbil, hoci subatomická častica sa ešte musí nájsť. V liste vedeckému časopise Nature uverejnenom v čísle 10. júna 2004, medzinárodná spolupráca vedcov pracujúcich v Tevatronovom urýchľovači Laboratória národného urýchľovača Fermi (Fermilab), uvádza najpresnejšie merania, ktoré sa doteraz uskutočnili pre množstvo špičiek. kvark? subatomická častica, ktorá sa našla? a to si vyžaduje revíziu smerom nahor pre dlho postulovaný, ale stále nezistený Higgsov bozón.
„Keďže hmotnosť top kvarku, ktorú uvádzame, je o niečo vyššia, ako sa predtým meralo, znamená to, že najpravdepodobnejšia je aj Higgsova hmotnosť,“ hovorí Ron Madaras, fyzik z amerického ministerstva energetiky Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley) Lab), ktorý vedie miestnu účasť na experimente D-Zero v Tevatrone. „Najpravdepodobnejšia Higgsova hmotnosť sa teraz zvýšila z 96 na 117 GeV / c2“? GeV / c2 je častá jednotka fyzikálnej fyziky častíc; hmotnosť protónu meria asi 1 GeV / c2? „Čo znamená, že to pravdepodobne presahuje citlivosť súčasných experimentov, je však veľmi pravdepodobné, že sa vyskytne v budúcich experimentoch na stavbe Large Hadron Collider postavenom v CERN.“
Higgsov bozón bol v štandardnom modeli častíc a polí označovaný ako chýbajúci článok, teória, ktorá sa používa na vysvetlenie základnej fyziky od 70. rokov 20. storočia. Pred rokom 1995 chýbal aj top kvark, ale experimentálne tímy pracujúce v dvoch veľkých detektorových systémoch Tevatronu, D-Zero a CDF, ho dokázali objaviť nezávisle.
Vedci sa domnievajú, že Higgsov bozón, pomenovaný pre škótskeho fyzika Petera Higgsa, ktorý prvýkrát teoretizoval svoju existenciu v roku 1964, je zodpovedný za hmotnosť častíc, množstvo hmoty v častici. Podľa teórie, častica získava hmotu prostredníctvom svojej interakcie s Higgsovým poľom, o ktorom sa predpokladá, že preniká celým priestorom a bola porovnaná s melasou, ktorá sa prilepí na akúkoľvek časticu, ktorá ním prechádza. Higgsove pole by nesli Higgsove bozóny, rovnako ako elektromagnetické pole nesie fotóny.
„V štandardnom modeli je hmotnosť bosónov Higgs korelovaná s hmotnosťou horných kvarkov,“ hovorí Madaras, „takže vylepšené meranie hmotnosti horných kvarkov poskytuje viac informácií o možnej hodnote hmotnosti bosónov Higgsov.“
Podľa štandardného modelu bolo na začiatku vesmíru šesť rôznych typov kvarkov. Najlepšie kvarky existujú iba na chvíľu pred rozpadom na spodný kvark a W bozón, čo znamená, že tie, ktoré sa vytvorili pri narodení vesmíru, sú dávno preč. Avšak vo Ferevellovom Tevatrone, najmocnejšom zrážači na svete, zrážky medzi miliónmi protónov a antiprotónov poskytujú občasný top kvark. Napriek ich krátkemu vzhľadu sa tieto top kvarky dajú zistiť a charakterizovať pomocou experimentov D-Zero a CDF.
Pri oznamovaní výsledkov D-Zero, experimentálny hovorca John Womerley povedal: „Technika analýzy, ktorá nám umožňuje extrahovať viac informácií z každej udalosti najvyššieho kvarku, ktorá sa vyskytla v našom detektore, priniesla výrazne zlepšenú presnosť plus alebo mínus 5,3 GeV / c2 in najvyššie meranie hmotnosti v porovnaní s predchádzajúcimi meraniami. Nové meranie je porovnateľné s presnosťou všetkých predchádzajúcich meraní hmotnosti top kvarku. Ak sa tento nový výsledok skombinuje so všetkými ostatnými meraniami z experimentov D-Zero a CDF, nový svetový priemer hornej hmotnosti sa zmení na 178,0 plus alebo mínus 4,3 GeV / c2. “
Detektorový systém D-Zero sa skladá z centrálneho detektora detektorov, hermetického kalorimetra na meranie energie a veľkého uhlového mionového detektora. Berkeley Lab navrhol a skonštruoval dva elektromagnetické kalorimetre s koncovým uzáverom a tiež počiatočný detektor vrcholu, najvnútornejšiu súčasť sledovacieho systému. Sledovacie detektory dopĺňajú kalorimetre meraním trajektórií častíc. Vedci dokážu identifikovať a charakterizovať častice iba vtedy, keď sa kombinujú merania trajektórie a energie.
Aj keď sa zdá, že zvýšenie centrálnej hodnoty pre top kvarkovú hmotu znižuje pravdepodobnosť objavenia Higgsovho bozónu na Tevatrone, otvára širšie dvere pre nové objavy v supersymetrii, tiež známe ako SUSY, čo je rozšírenie štandardného modelu, ktoré zjednocuje častice sily a hmoty prostredníctvom existencie superpartnerov (niekedy označovaných ako „častice“). Supersymetria sa snaží vyplniť medzery, ktoré zanechal štandardný model.
„Súčasné hmotnostné limity alebo limity, ktoré vylučujú supersymetrické častice, sú veľmi citlivé na hmotnosť top kvarku,“ hovorí Madaras. "Pretože hmotnosť top kvarku je teraz vyššia, tieto limity alebo hranice nie sú také závažné, čo zvyšuje šancu vidieť supersymetrické častice na Tevatrone."
Vedci z takmer 40 amerických univerzít a 40 zahraničných inštitúcií prispeli k analýze údajov predloženej experimentálnou skupinou D-Zero v liste Prírode. Spoluautormi listu Berkeley Lab boli spolu s Madarasom Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe a Daniel Whiteson.
Riaditeľ Fermilab Michael Witherell vo vyhlásení uviedol, že tieto výsledky nekončia príbehom presných meraní hmotnosti top kvarku. „Dva detektory zrážok, D-Zero a CDF, zaznamenávajú veľké množstvo údajov v behu II Tevatronu. Spolupráca s CDF nedávno oznámila predbežné nové merania hornej hmotnosti na základe údajov Run II. Presnosť svetového priemeru sa po konečnom výsledku ešte viac zlepší. V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov sa v obidvoch experimentoch vykonajú stále presnejšie merania hmotnosti top kvarku. “
Fermilab, rovnako ako Berkeley Lab, je financovaný Úradom pre energetiku Ministerstva vedy. V reakcii na list prírody skupiny D-Zero, Raymond L. Orbach, riaditeľ Úradu vedy, uviedol: „Tieto dôležité výsledky ukazujú, ako naši vedci aplikujú nové techniky na existujúce údaje a vytvárajú nové odhady pre množstvo Higgsov bozón. Netrpezlivo očakávame ďalšie kolo výsledkov z obrovského množstva údajov, ktoré sa dnes generujú vo Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab je národné laboratórium amerického ministerstva energetiky so sídlom v Berkeley v Kalifornii. Vykonáva neklasifikovaný vedecký výskum a riadi ho Kalifornská univerzita. Fermilab je národné laboratórium financované Úradom pre vedu amerického ministerstva energetiky, ktoré prevádzkuje Asociácia univerzitného výskumu, Inc.
Pôvodný zdroj: Berkeley Lab News Release
