Energeetikaosakonna Fermi riikliku kiirendi laboratooriumi teadlased on W-bosoni massi maailma kõige täpsema mõõtmise saavutanud ühe katsega. Koos teiste mõõtmistega viib W-bosoni massi täpsem mõistmine teadlased ka raskesti ligipääsetava Higgsi bosoni osakese massile lähemale.
Higgsi osake on teoreetiline, kuid seni veel nägemata osake, mida nimetatakse ka jumala osakeseks, mis usutavasti annab teistele osakestele nende massi. W-bosoon, mis on prootonist umbes 85 korda raskem, võimaldab radioaktiivset beeta lagunemist ja paneb päikese paistma.
Tänane teadaanne tähistab Fermilabis toimuva rahvusvahelise DZero rahvusvahelise koostöö teist suurt avastust nädala jooksul. Selle nädala alguses teatas grupp Fermilabi Tevatroni põrkepiirkonnas ühe tippkvargi tootmisest.
DZero on rahvusvaheline eksperiment, milles osaleb umbes 550 füüsikut 18 asutuse 90 asutusest. Seda toetavad USA energiaosakond, Riiklik Teadusfond ja mitmed rahvusvahelised rahastamisagentuurid. Viimasel aastal on koostöö avaldanud 46 teadustööd, mis põhinevad DZero osakestetektoril tehtud mõõtmistel.
W-boson on nõrga tuumajõu kandja ning põhiosakeste ja jõudude standardmudeli põhielement, mis ennustab ka Higgsi bosoni. Selle täpne mass on ülioluline Higgsi bosoni tõenäolise massi hindamiseks vajalike arvutuste tegemiseks, uurides selle peent kvantmõju W-bosonile ja ülemisele kvarkile - elementaarosakesele, mis avastati Fermilabis 1995. aastal.
DZero eksperimendil töötavad teadlased on nüüd W-bosoni massi mõõtnud täpsusega 0,05 protsenti. DZero abil mõõdetud osakese täpne mass on 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Koostöö esitles oma tulemust pühapäeval Rencontres de Moriondi nime kandval iga-aastasel konverentsil Electroweak Interactions and Unified Theories.
"See ilus mõõtmine illustreerib Tevatroni kui täppisinstrumendi võimsust ja tähendab, et stressimudel, mille oleme standardmudeli jaoks tellinud, muutub stressirohkemaks ja paljastavamaks," ütles Fermilabi teoreetik Chris Quigg.
DZero meeskond määras W-massi, mõõtes W-bosonite lagunemise elektronideks ja elektronide neutriinodeks. DZero osakestedetektori kalibreerimine täpsusega umbes kolmsajandikku ühe protsendi täpsusega on vajalik mõõtmine, mis on vaevaline ülesanne, mis nõudis teadlaste meeskonnalt, sealhulgas tudengitelt, mitu aastat pingutusi.
Pärast avastust Euroopa laboris CERN 1983. aastal on paljudes Fermilabi ja CERNi katsetes mõõdetud W-bosoni massi pidevalt suureneva täpsusega. Nüüd saavutas DZero parima täpsuse Fermilabis asuva Tevatroni osakeste põrkeseadme tarnitud suure andmeproovi hoolika analüüsi abil. DZero tulemuse kooskõla varasemate tulemustega näitab erinevate kasutatud kalibreerimis- ja analüüsimeetodite kehtivust.
"See on üks keerulisemaid täpsusmõõtmisi Tevatronil," ütles DZero kaaseesindaja Dmitri Denisov Fermilabist. "5500tonnise detektori ehitamiseks, andmete kogumiseks ja rekonstrueerimiseks ning seejärel keeruka analüüsi läbiviimiseks kulus palju aastaid pingutusi, et parandada meie teadmisi selle standardmudeli põhiparameetrist."
Allikas: Fermilab
