Kreditna slika: Berkeley Lab
V primeru, da se zaplet zgosti, ko se skrivnost razpleta, je Higgsov bozon postal le težji, čeprav je subatomskih delcev še vedno najti. V pismu znanstveni reviji Nature, objavljenem v številki 10. junija 2004, mednarodno sodelovanje znanstvenikov, ki delajo na tevatronskem pospeševalniku Fermijevega nacionalnega pospeševalnega laboratorija (Fermilab), poroča o najbolj natančnih meritvah za maso vrha kvark? najdeni subatomski delci? in to zahteva revizijo navzgor za dolgo postavljeni, a še vedno neodkriti Higgsov bozon.
"Ker je masa zgornjih kvarkov, o katerih poročamo, nekoliko višja od predhodno izmerjene, to pomeni, da je najverjetnejša vrednost Higgsove mase tudi višja," pravi Ron Madaras, fizik iz Nacionalnega laboratorija Lawrencea Berkeleyja iz ameriškega ministrstva za energetiko Lawrence Berkeley (Berkeley Laboratorij), ki vodi lokalno udeležbo v eksperimentu D-Zero na Tevatronu. "Najverjetnejša Higgsova masa se je zdaj povečala s 96 na 117 GeV / c2"? GeV / c2 je običajna enota mase fizike delcev; masa protona meri približno 1 GeV / c2? "Kar pomeni, da verjetno presega občutljivost trenutnih poskusov, vendar je zelo verjetno, da ga bomo našli v prihodnjih poskusih na velikem hadronskem trkalniku, ki je bil zgrajen v CERN-u."
Higgsov bozon so v standardnem modelu delcev in polj imenovali manjkajoči člen, ki je bil uporabljen za razlago temeljne fizike od sedemdesetih let prejšnjega stoletja. Pred letom 1995 je manjkal tudi top kvark, potem pa so ga eksperimentalne skupine, ki delujejo v dveh velikih detektorskih sistemih Tevatron, D-Zero in CDF, lahko odkrile neodvisno.
Znanstveniki verjamejo, da je Higgsov bozon, imenovan po škotskem fiziku Peteru Higgsu, ki je prvič teoretiziral o svojem obstoju leta 1964, odgovoren za maso delcev, količino snovi v delcu. Po teoriji delček pridobi maso s svojo interakcijo s Higgsovim poljem, za katero se verjame, da prežema ves prostor in je bil v primerjavi z melaso, ki se drži kakršnega koli delca, ki se valja po njem. Higgsovo polje bi nosilo Higgsove bozone, tako kot elektromagnetno polje nosijo fotoni.
"V standardnem modelu je masa Higsonovega bozona povezana z maso zgornjih kvarkov," pravi Madaras, "zato izboljšana meritev mase zgornje kvarke daje več informacij o možni vrednosti Higgsove mase bozona."
Po standardnem modelu je bilo na začetku vesolja šest različnih vrst kvarkov. Vrhunski kvarki obstajajo le trenutek, preden razpadejo v spodnji kvark in W bozon, kar pomeni, da tistih, ki so nastali ob rojstvu vesolja, že zdavnaj ni več. Vendar pa pri Fermilabovem Tevatronu, najmočnejšem trkalniku na svetu, trki med milijardami protonov in antiprotonov povzročijo občasni vrhunski kvar. Kljub kratkim nastopom lahko te vrhunske kvarke zaznamo in okarakteriziramo s poskusi D-Zero in CDF.
Ob razglasitvi D-Zero rezultatov je svetovni eksperiment John Womersley dejal: "Analiza tehnike, ki nam omogoča, da iz vsakega dogodka, ki se je zgodil v našem detektorju, pridobimo več informacij, je močno izboljšala natančnost plus ali minus 5,3 GeV / c2 v zgornja meritev mase v primerjavi s prejšnjimi meritvami. Nova meritev je primerljiva z natančnostjo vseh prejšnjih meritev zgornje kvarčne mase. Ko se ta nov rezultat kombinira z vsemi drugimi meritvami iz eksperimentov D-Zero in CDF, novo svetovno povprečje najvišje mase postane 178,0 plus ali minus 4,3 GeV / c2. "
Detektorski sistem D-Zero je sestavljen iz osrednjega detektorskega niza, hermetičnega kalorimetra za merjenje energije in velikega detektorja s trdnim kotnim detektorjem. Berkeley Lab je zasnoval in izdelal dva elektromagnetna kalorimetra s končnim pokrovom in tudi začetni detektor vrha, ki je najbolj sestavni del sledilnega sistema. Detektorji za sledenje dopolnjujejo kalorimetre z merjenjem proge delcev. Šele ko se kombinirajo meritve poti in energije, lahko znanstveniki prepoznajo in opredelijo delce.
Zdi se, da zvišanje osrednje vrednosti za maso zgornjih kvarkov zmanjšuje možnost, da bi Higgsov bozon odkrili na Tevatronu, vendar pa odpira širša vrata za nova odkritja superpersimetrije, znana tudi kot SUSY, razširitev standardnega modela, ki združuje delce sile in materije z obstojem superpartnerjev (včasih jih imenujemo "delci"). Supersimetrija želi zapolniti vrzeli, ki jih je zapustil standardni model.
"Trenutne meje ali meje mase, ki izključujejo superimetrične delce, so zelo občutljive na maso zgornjih kvarkov," pravi Madaras. "Ker je masa zgornjih kvarkov zdaj večja, te meje ali meje niso tako hude, kar povečuje možnost, da na Tevatronu opazimo super-simetrične delce."
Znanstveniki z skoraj 40 ameriških univerz in 40 tujih institucij so prispevali k analizi podatkov, ki jih je v naravi poročala eksperimentalna skupina D-Zero. Kot soavtorja pisma Berkeley Lab poleg Madaras so bili še Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe in Daniel Whiteson.
Direktor Fermilaba Michael Witherell je v izjavi dejal, da ti rezultati ne končajo zgodbe o natančnih meritvah najvišje mase kvarkov. „Dva detektorja trka, D-Zero in CDF, beležita velike količine podatkov v teku II Tevatrona. Sodelovanje CDF je pred kratkim poročalo o predhodnih novih meritvah najvišje mase na podlagi podatkov Run II. Natančnost svetovnega povprečja se bo še izboljšala, ko bodo njihovi rezultati dokončni. V naslednjih nekaj letih bosta oba eksperimenta natančneje merila maso zgornjih kvarkov. "
Fermilaba, tako kot laboratorij Berkeley, financira Ministrstvo za energetiko. V odgovoru na pismo Nature iz skupine D-Zero je Raymond L. Orbach, direktor Urada za znanost, dejal: "Ti pomembni rezultati dokazujejo, kako naši znanstveniki uporabljajo nove tehnike za obstoječe podatke in ustvarjajo nove ocene za maso Higgsov bozon. Nestrpno pričakujemo naslednji krog rezultatov iz ogromnih količin podatkov, ki jih danes ustvarja Fervatni Tevatron.?
Berkeley Lab je ameriški nacionalni laboratorij za energetiko v Berkeleyju v Kaliforniji. Izvaja nerazvrščene znanstvene raziskave, upravlja pa jih Kalifornijska univerza. Fermilab je nacionalni laboratorij, ki ga financira Urad za znanost ameriškega ministrstva za energijo, ki ga upravlja Univerzitetno raziskovalno združenje, Inc.
Izvirni vir: Berkeley Lab News Release
