Ученые из Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики добились самого точного в мире измерения массы W-бозона за один эксперимент. В сочетании с другими измерениями более точное понимание массы W-бозона также приблизит исследователей к массе неуловимой частицы бозона Хиггса.
Частица Хиггса является теоретической, но еще невидимой частицей, также называемой «частицей Бога», которая, как полагают, дает другим частицам их массу. W-бозон, который примерно в 85 раз тяжелее протона, обеспечивает радиоактивный бета-распад и заставляет солнце светить.
Сегодняшнее объявление знаменует собой второе крупное открытие за неделю для международного сотрудничества DZero в Fermilab. Ранее на этой неделе группа объявила о выпуске однокорпусного кварка на коллайдере Tevatron компании Fermilab.
DZero является международным экспериментом около 550 физиков из 90 учреждений в 18 странах. Он поддерживается Министерством энергетики США, Национальным научным фондом и рядом международных финансирующих агентств. За последний год в сотрудничестве было опубликовано 46 научных работ, основанных на измерениях, выполненных с помощью детектора частиц DZero.
W-бозон является носителем слабой ядерной силы и ключевым элементом Стандартной модели элементарных частиц и сил, которая также предсказывает бозон Хиггса. Его точная масса имеет решающее значение для расчетов, чтобы оценить вероятную массу бозона Хиггса, изучая его тонкие квантовые эффекты на W-бозон и верхний кварк, элементарную частицу, которая была открыта в Фермилаб в 1995 году.
Ученые, работающие над экспериментом DZero, теперь измерили массу W-бозона с точностью до 0,05 процента. Точная масса частицы, измеренная DZero, составляет 80,401 +/- 0,044 ГэВ / с ^ 2. Сотрудничество представило свой результат на ежегодной конференции по электрослабым взаимодействиям и унифицированным теориям, известной как Rencontres de Moriond, в воскресенье.
«Это прекрасное измерение иллюстрирует силу Tevatron как точного инструмента и означает, что стресс-тест, который мы заказали для Стандартной модели, становится более напряженным и более показательным», - сказал теоретик Fermilab Крис Квигг.
Команда DZero определила массу W, измерив распад W-бозонов до электронов и электронных нейтрино. Выполнение измерения потребовало калибровки детектора частиц DZero с точностью около трех сотых долей процента, трудная задача, которая потребовала нескольких лет усилий от группы ученых, включая студентов.
Со времени его открытия в европейской лаборатории CERN в 1983 году во многих экспериментах в Fermilab и CERN измеряли массу W-бозона со стабильно возрастающей точностью. Теперь DZero добился наилучшей точности благодаря тщательному анализу большой выборки данных, полученной с помощью коллайдера частиц Tevatron в Фермилаб. Согласованность результата DZero с предыдущими результатами говорит о достоверности различных используемых методов калибровки и анализа.
«Это одно из самых сложных прецизионных измерений на Tevatron», - сказал пресс-секретарь DZero Дмитрий Денисов из Fermilab. «Наше сотрудничество потребовало многих лет, чтобы построить детектор на 5500 тонн, собрать и реконструировать данные, а затем выполнить комплексный анализ, чтобы улучшить наши знания об этом фундаментальном параметре Стандартной модели».
Источник: Фермилаб
