Кредит за изображение: Berkeley Lab
В случай на сгъстяване на сюжета с разгръщането на мистерията, бозонът на Хигс просто стана по-тежък, въпреки че субатомната частица все още не е намерена. В писмо до научното списание Nature, публикувано в броя от 10 юни 2004 г., международното сътрудничество на учени, работещи в ускорителя на Теватрон от Националната ускорителна лаборатория на Ферми (Fermilab), отчита най-точните измервания досега за масата на върха кварк? субатомна частица, която е намерена? и това изисква преразглеждане нагоре за дълго постулирания, но все още неоткрит бозон на Хигс.
„Тъй като масата на най-горните кварки, за която съобщаваме, е малко по-висока от измерената по-рано, това означава, че най-вероятната стойност на масата на Хигс също е по-висока“, казва Рон Мадарас, физик от Националната лаборатория на Лоурънс Беркли от Министерството на енергетиката на САЩ (Бъркли Лаборатория), който ръководи местното участие в експеримента D-Zero в Теватрон. „Най-вероятната маса на Хигс сега е увеличена от 96 на 117 GeV / c2“? GeV / c2 е обща маса на физиката на частиците; масата на протона измерва около 1 GeV / c2? „Което означава, че вероятно е извън чувствителността на настоящите експерименти, но е много вероятно да бъде намерен в бъдещи експерименти в Големия адронен колайдер, изграден в ЦЕРН.“
Бозонът на Хигс е наречен липсващата връзка в Стандартния модел на частици и полета, теорията, която се използва за обяснение на фундаменталната физика от 70-те години. Преди 1995 г. най-горният кварк също липсваше, но след това експерименталните екипи, работещи в двете големи детекторни системи на Tevatron, D-Zero и CDF, успяха да го открият независимо.
Учените смятат, че бозонът на Хигс, кръстен на шотландския физик Питър Хигс, който за първи път теоретизира съществуването му през 1964 г., е отговорен за масата на частиците, количеството на материята в частица. Според теорията, частица придобива маса чрез взаимодействието си с полето на Хигс, което се смята, че пронизва цялото пространство и е сравнено с меласа, която се придържа към всяка частица, която се търкаля през него. Полето на Хигс ще бъде носено от Хигс бозони, точно както електромагнитното поле се носи от фотоните.
„В стандартния модел, босовата маса на Хигс е свързана с масата на най-горната кварка“, казва Мадарас, „така че подобреното измерване на масата на най-горните кварки дава повече информация за възможната стойност на масата на Хигс бозон.“
Според Стандартния модел, в началото на Вселената е имало шест различни типа кварки. Най-добрите кварки съществуват само за миг, преди да се разпадат в дънен кварк и W бозон, което означава, че тези, създадени при раждането на Вселената, отдавна са изчезнали. Въпреки това, в Теватрон на Фермилаб, най-мощният сблъсък в света, сблъсъците между милиарди протони и антипротони дават случаен върх. Въпреки кратките си изяви, тези топ кварки могат да бъдат открити и характеризирани с експериментите с D-Zero и CDF.
Обявявайки резултатите от D-Zero, коспокеристът на експеримента Джон Уомерсли каза: „Техника на анализ, която ни позволява да извлечем повече информация от всяко събитие в най-горната кварка, което се случи в нашия детектор, даде значително подобрена точност от плюс или минус 5,3 GeV / c2 в най-горното измерване на масата в сравнение с предишни измервания. Новото измерване е сравнимо с точността на всички предишни измервания на най-горната кваркова маса, взети заедно. Когато този нов резултат се комбинира с всички други измервания както от експериментите с D-Zero, така и с CDF, новата средна световна маса за най-горната маса става 178.0 плюс или минус 4.3 GeV / c2. "
Детекторната система D-Zero се състои от централна детекторна система за проследяване, херметичен калориметър за измерване на енергия и голяма муонна детекторна система с твърд ъгъл. Berkeley Lab проектира и изгради двата електромагнитни крайни капациметра, а също и първоначалния върхов детектор, най-вътрешния компонент на системата за проследяване. Проследяващите детектори допълват калориметрите чрез измерване на траекториите на частиците. Само когато се комбинират измерванията на траекторията и енергията, учените могат да идентифицират и характеризират частиците.
Докато повишаването на централната стойност на масата на най-горните кварки изглежда намалява възможността богът на Хигс да бъде открит на Теватрон, той отваря по-широка врата за нови открития в свръхсиметрия, известна още като SUSY, разширение на стандартния модел, който обединява частиците от сила и материя чрез съществуването на свръхпартньори (понякога наричани „частици“). Суперсиметрията се стреми да запълни пропуските, оставени от стандартния модел.
„Текущите граници или граници на масата, които изключват свръхсиметрични частици, са много чувствителни към масата на най-горните кварки“, казва Мадарас. „Тъй като масата на най-горните кварки вече е по-висока, тези граници или граници не са толкова тежки, което увеличава шанса да видите свръхсиметрични частици на Теватрон.“
Учени от близо 40 университета в САЩ и 40 чуждестранни институции допринесоха за анализа на данните, докладвани в писмото до Nature от експерименталната група D-Zero. Съавтори на писмото в Беркли освен Мадарас бяха Марк Стровинк, Ал Кларк, Том Трипе и Даниел Уайтсън.
Директорът на Фермилаб Майкъл Уерел каза в изявление, че тези резултати не завършват историята за прецизните измервания на най-горната кваркова маса. „Двата детектора за колиери, D-Zero и CDF, записват големи количества данни в Run II на Tevatron. Сътрудничеството на CDF наскоро отчете предварителни нови измервания на най-високата маса въз основа на данните на Run II. Прецизността на световната средна стойност ще се подобри допълнително, когато резултатите им са окончателни. През следващите няколко години и двата експеримента ще правят все по-прецизни измервания на масата на най-горните кварки. "
Фермилаб, подобно на лабораторията в Бъркли, се финансира от Министерството на енергетиката. В отговор на писмото на Nature от групата D-Zero, Реймънд Л. Орбах, директор на Службата за наука, заяви: „Тези важни резултати показват как нашите учени прилагат нови техники към съществуващите данни, произвеждайки нови оценки за масата на бозонът на Хигс. С нетърпение очакваме следващия кръг от резултати от огромните количества данни, които се генерират днес в Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab е национална лаборатория на САЩ по енергетика в Беркли, Калифорния. Той провежда некласифицирани научни изследвания и се управлява от Калифорнийския университет. Fermilab е национална лаборатория, финансирана от Министерството на енергетиката на САЩ, управлявана от University Research Research Association, Inc.
Оригинален източник: Новини за лабораторията на Беркли
