Attēla kredīts: Berkeley Lab
Gadījumā, kad zemes gabals sabiezē, kad noslēpums izvēršas, Higsa bozons tikko ir kļuvis smagāks, kaut arī subatomiskās daļiņas vēl ir jāatrod. Vēstulē zinātniskajam žurnālam Nature, kas publicēts 2004. gada 10. jūnija numurā, par zinātnieku starptautisko sadarbību, kas strādā Fermi Nacionālās paātrinātāja laboratorijas (Fermilab) Tevatron akseleratorā, tiek ziņots par visprecīzākajiem mērījumiem augšējās daļas masai ķirbis? atrasta subatomiska daļiņa? un tas prasa augšupvērstu pārskatīšanu ilgi postulētajam, bet joprojām neatklātajam Higsa bozonam.
"Tā kā augšējā biezpiena masa, par kuru mēs ziņojam, ir nedaudz augstāka nekā iepriekš izmērītā, tas nozīmē, ka arī visticamāk ir augstāka arī Higsa masa," saka Rons Madarss, fiziķis no ASV Enerģētikas departamenta Lawrence Berkeley Nacionālās laboratorijas (Berkeley). Lab), kas vada vietējo līdzdalību D-Zero eksperimentā Tevatron. “Visticamāk, Higsa masa tagad ir palielināta no 96 līdz 117 GeV / c2”? GeV / c2 ir kopēja daļiņu-fizikas masas vienība; protona masa ir aptuveni 1 GeV / c2? "Kas nozīmē, ka tas, iespējams, pārsniedz pašreizējo eksperimentu jūtīgumu, bet ļoti ticams, ka tas tiks atrasts nākamajos eksperimentos Lielajā hadronu sadursmē, kas tiek būvēts CERN."
Higsa bozons ir saukts par trūkstošo saiti Daļiņu un lauku standarta modelī - teorijā, kas kopš 1970. gada tiek izmantota fizikālās pamatības skaidrošanai. Pirms 1995. gada nebija arī augstākās kvarca, bet pēc tam eksperimentālās komandas, kas strādāja pie divām lielajām Tevatron detektoru sistēmām - D-Zero un CDF - spēja to atklāt patstāvīgi.
Zinātnieki uzskata, ka Higsa bozons, kas nosaukts skotu fiziķim Pēterim Higgsam, kurš pirmo reizi teorēja par tā eksistenci 1964. gadā, ir atbildīgs par daļiņu masu, vielas daudzumu daļiņā. Saskaņā ar teoriju daļiņa iegūst masu, mijiedarbojoties ar Higsa lauku, kas, domājams, caurstrāvo visu kosmosu un tika salīdzināts ar melasi, kas pielīp jebkurai daļiņai, kas tai slīd cauri. Higsa lauku nestu Higsa bozoni, tāpat kā elektromagnētisko lauku pārnēsā fotoni.
"Standarta modelī Higsa bozona masa ir korelēta ar augšējās biezpiena masu," saka Madaras, "tāpēc uzlaboti augšējās biezpiena masas mērījumi dod vairāk informācijas par Higsa bozona masas iespējamo vērtību."
Saskaņā ar standarta modeli Visuma sākumā bija seši dažādi kvarku veidi. Augšējie kvarki pastāv tikai uz brīdi, pirms tie sadalās apakšējā kvarkā un W bozonā, kas nozīmē, ka tie, kas radīti Visuma dzimšanas brīdī, ir sen pagājuši. Tomēr Fermilab’s Tevatron, kas ir visspēcīgākais pasaules sadursme, sadursmes starp miljardiem protonu un antiprotoniem rada neregulāru augšējo kvarku. Neskatoties uz īso uzstāšanos, šos labākos kvarkus var noteikt un raksturot ar eksperimentiem D-Zero un CDF.
Paziņojot par D-Zero rezultātiem, eksperimenta kospopersons Džons Vomerslijs sacīja: “Analīzes paņēmiens, kas ļauj mums iegūt vairāk informācijas no katra augšējā kvarka notikuma, kas notika mūsu detektorā, ir devis ievērojami uzlabotu plus vai mīnus 5,3 GeV / c2 precizitāti. lielākais masas mērījums, salīdzinot ar iepriekšējiem mērījumiem. Jaunais mērījums ir salīdzināms ar visu iepriekšējo augstākā biezpiena masas mērījumu precizitāti. Kad šis jaunais rezultāts tiek apvienots ar visiem citiem mērījumiem gan no D-Zero, gan CDF eksperimentiem, jaunais pasaules vidējais lielākās masas svars kļūst par 178,0 plus vai mīnus 4,3 GeV / c2. ”
Detektora sistēma D-Zero sastāv no centrālā izsekošanas detektoru bloka, hermētiskā kalorimetra enerģijas mērīšanai un lielas cietā leņķa muonu detektoru sistēmas. Berkeley Lab projektēja un uzbūvēja divus elektromagnētiskos gala vāciņa kalorimetrus un arī sākotnējo virsotņu detektoru, kas ir uzskaites sistēmas iekšējā sastāvdaļa. Izsekošanas detektori papildina kalorimetrus, izmērot daļiņu trajektorijas. Tikai apvienojot trajektoriju un enerģijas mērījumus, zinātnieki var noteikt un raksturot daļiņas.
Kaut arī šķiet, ka augstākās kvarca masas centrālās vērtības paaugstināšana samazina iespēju, ka Higsa bozonu varētu atklāt Tevatron, tas tomēr paver plašākas durvis jauniem atklājumiem supersimetrijā, kas pazīstams arī kā SUSY, standarta modeļa paplašinājums, kas apvieno spēka un matērijas daļiņas, pateicoties superpartneru esamībai (dažreiz tos dēvē par “daļiņām”). Supersimetrijas mērķis ir aizpildīt nepilnības, kuras atstājis standarta modelis.
"Pašreizējie masas ierobežojumi vai robežas, kas izslēdz supersimetriskas daļiņas, ir ļoti jutīgas pret augšējās biezpiena masu," saka Madaras. "Tā kā augšējā biezpiena masa tagad ir lielāka, šīs robežas vai robežas nav tik smagas, kas palielina iespēju redzēt Tevatron supersimetriskas daļiņas."
Zinātnieki no gandrīz 40 ASV universitātēm un 40 ārvalstu institūcijām piedalījās datu analīzē, par kuru ziņoja D-Zero eksperimentālās grupas vēstulē Nature. Bērkeley Lab vēstules līdzautori papildus Madaras bija Marks Strovinks, Al Clark, Toms Trippe un Daniels Whiteson.
Fermilab direktors Maikls Vitherels paziņojumā sacīja, ka šie rezultāti nebeidz stāstīt par augšējās ķirbja masas precizitātes mērījumiem. “Divi sadursmju detektori, D-Zero un CDF, reģistrē lielu datu daudzumu Tevatron II palaišanā. Nesen CDF sadarbībā tika ziņots par sākotnējiem jauniem augšējās masas mērījumiem, pamatojoties uz II brauciena datiem. Pasaules vidējā precizitāte vēl vairāk uzlabosies, kad to rezultāti būs galīgi. Dažu nākamo gadu laikā abi eksperimenti arvien precīzāk mērīs augšējās biezpiena masu. ”
Fermilab, tāpat kā Berkeley Lab, finansē Enerģētikas departamenta Zinātnes birojs. Atbildot uz grupas D-Zero vēstuli Dabas jautājumos, Raimonds L. Orbahs, Zinātniskā biroja direktors, sacīja: Šie svarīgie rezultāti parāda, kā mūsu zinātnieki piemēro jaunus paņēmienus esošajiem datiem, veidojot jaunus aprēķinus par masu Higsa bozonu. Mēs ar nepacietību gaidām nākamo rezultātu kārtu no milzīgajiem datu apjomiem, kas šodien tiek ģenerēti Fermilab Tevatron.
Berkeley Lab ir ASV Enerģētikas departamenta nacionālā laboratorija, kas atrodas Bērklijā, Kalifornijā. Tas veic neklasificētus zinātniskos pētījumus, un to pārvalda Kalifornijas universitāte. Fermilab ir nacionāla laboratorija, kuru finansē ASV Enerģētikas departamenta Zinātnes birojs un kuru pārvalda Universities Research Association, Inc.
Oriģinālais avots: Berkeley Lab ziņu izlaidums
