Forskere ved Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory har oppnådd verdens mest presise måling av massen til W Boson ved et enkelt eksperiment. Kombinert med andre målinger vil en tettere forståelse av W-bosonmassen også føre forskere nærmere massen til den unnvikende Higgs-bosonpartikkelen.
Higgs-partikkelen er en teoretisk, men ennå usett partikkel, også kalt “Gud-partikkelen”, som antas å gi andre partikler deres masse. W boson, som er omtrent 85 ganger tyngre enn en proton, muliggjør radioaktivt beta-forfall og får solen til å skinne.
Dagens kunngjøring markerer det andre store funnet på en uke for det internasjonale DZero-samarbeidet på Fermilab. Tidligere denne uken kunngjorde gruppen produksjonen av en enkelt toppkvark hos Fermilabs Tevatron-kollider.
DZero er et internasjonalt eksperiment med rundt 550 fysikere fra 90 institusjoner i 18 land. Det støttes av U.S. Department of Energy, National Science Foundation og en rekke internasjonale finansieringsbyråer. Det siste året har samarbeidet publisert 46 vitenskapelige artikler basert på målinger gjort med DZero-partikkeldetektoren.
W boson er en bærer av den svake atomkraften og et nøkkelelement i standardmodellen av elementære partikler og krefter, som også spår Higgs boson. Den eksakte masse er avgjørende for beregninger for å estimere den sannsynlige massen til Higgs-bosonet ved å studere dens subtile kvanteeffekter på W-boson og toppkvarken, en elementær partikkel som ble oppdaget på Fermilab i 1995.
Forskere som jobber med DZero-eksperimentet, har nå målt massen av W Boson med en presisjon på 0,05 prosent. Den eksakte massen til partikkelen målt med DZero er 80.401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Samarbeidet presenterte resultatet på den årlige konferansen om Electroweak Interactions og Unified Theories kjent som Rencontres de Moriond på søndag.
"Denne vakre målingen illustrerer kraften til Tevatron som et presisjonsinstrument og betyr at stresstesten vi har bestilt for standardmodellen blir mer stressende og mer avslørende," sa Fermilab-teoretikeren Chris Quigg.
DZero-teamet bestemte W-massen ved å måle forfallet til W-bosoner til elektroner og elektron-nøytrinoer. Det å utføre målingen krevde kalibrering av DZero-partikkeldetektoren med en nøyaktighet på rundt tre hundrelapper av en prosent, en vanskelig oppgave som krevde flere års innsats fra et team av forskere inkludert studenter.
Siden oppdagelsen på det europeiske laboratoriet CERN i 1983, har mange eksperimenter på Fermilab og CERN målt massen av W-boson med stadig økende presisjon. Nå oppnådde DZero den beste presisjonen ved den omhyggelige analysen av en stor dataprøve levert av Tevatron-partikkeloppsamleren på Fermilab. Konsistensen av DZero-resultatet med tidligere resultater taler til gyldigheten av de forskjellige kalibrerings- og analyseteknikkene som er brukt.
"Dette er en av de mest utfordrende presisjonsmålingene på Tevatron," sa DZero-talsperson Dmitri Denisov fra Fermilab. "Det tok mange års innsats fra samarbeidet vårt for å bygge 5 500 tonn detektor, samle inn og rekonstruere dataene og deretter utføre den komplekse analysen for å forbedre vår kunnskap om denne grunnleggende parameteren i standardmodellen."
Kilde: Fermilab
