Fotoğraf kredisi: Berkeley Lab
Gizem geliştikçe arsa kalınlaşması durumunda, atomaltı parçacık henüz bulunmasa da Higgs bozonu daha da ağırlaştı. 10 Haziran 2004 sayısında yayınlanan Nature dergisine gönderilen bir mektupta, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nın (Fermilab) Tevatron hızlandırıcısında çalışan bilim adamlarının uluslararası işbirliği, en üstteki kitle için en kesin ölçümleri rapor etti kuark? atom altı parçacık bulundu mu? ve bu, uzun vadeli ancak hala fark edilmemiş Higgs bozonu için yukarı doğru bir revizyon gerektirir.
ABD Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley) fizikçisi Ron Madaras, “Bildirdiğimiz en üst kuark kütlesi daha önce ölçülenden biraz daha yüksek olduğu için, Higgs kütlesinin en olası değerinin de daha yüksek olduğu anlamına geliyor” diyor. Lab), Tevatron'daki D-Zero deneyinin yerel katılımını yönetiyor. “En muhtemel Higgs kütlesi şimdi 96'dan 117 GeV / c2'ye yükseltildi”? GeV / c2 yaygın bir parçacık-fizik birimidir; proton kütlesi yaklaşık 1 GeV / c2 ölçer? “Bu, muhtemelen mevcut deneylerin duyarlılığının ötesinde olduğu, ancak CERN'de inşa edilecek olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın gelecekteki deneylerinde bulunacağı anlamına geliyor.”
Higgs bozonu, 1970'lerden bu yana temel fiziği açıklamak için kullanılan teori olan Standart Parçacıklar ve Alanlar Modeli'nde kayıp halka olarak adlandırıldı. 1995'ten önce en üst kuark da eksikti, ancak daha sonra Tevatron'un iki büyük dedektör sisteminde çalışan D-Zero ve CDF deney ekipleri bağımsız olarak keşfetmeyi başardı.
Bilim adamları, 1964'te varlığını ilk kez teorikleştiren İskoç fizikçi Peter Higgs için adlandırılan Higgs bozonunun, bir parçacıktaki madde miktarından parçacık kütlesinden sorumlu olduğuna inanıyorlar. Teoriye göre, bir parçacık, Higgs alanı ile etkileşimi yoluyla kütle kazanır, bu da tüm alanı kapladığı düşünülür ve içinden geçen herhangi bir parçacığa yapışan pekmez ile karşılaştırılır. Higgs alanı tıpkı elektromanyetik alan fotonlar tarafından taşındığı gibi Higgs bozonları tarafından taşınacaktır.
"Standart Modelde Higgs bozonu kütlesi üst kuark kütlesi ile ilişkilidir," diyor Madaras, "bu yüzden üst kuark kütlesinin iyileştirilmiş bir ölçümü Higgs bozonu kütlesinin olası değeri hakkında daha fazla bilgi veriyor."
Standart Model'e göre, evrenin başlangıcında altı farklı kuark tipi vardı. Üst kuarklar, bir alt kuark ve bir W bozonuna bozulmadan önce sadece bir an için var olurlar, yani evrenin doğumunda yaratılanlar uzun zamandır yok demektir. Bununla birlikte, dünyanın en güçlü çarpıştırıcısı Fermilab’ın Tevatron'unda milyarlarca proton ve antiproton arasındaki çarpışmalar ara sıra üst kuark veriyor. Kısa görünümlerine rağmen, bu üst kuarklar D-Zero ve CDF deneyleri ile tespit edilebilir ve karakterize edilebilir.
D-Zero sonuçlarını açıklarken, deney sözcüsü John Womersley, “Dedektörümüzde meydana gelen her bir üst kuark olayından daha fazla bilgi almamızı sağlayan bir analiz tekniği, artı veya eksi 5.3 GeV / c2 önceki ölçümlere kıyasla üst kütle ölçümü. Yeni ölçüm, bir araya getirilmiş önceki tüm üst kuark kütle ölçümlerinin hassasiyeti ile karşılaştırılabilir. Bu yeni sonuç hem D-Zero hem de CDF deneylerindeki diğer tüm ölçümlerle birleştirildiğinde, üst kütle için yeni dünya ortalaması 178.0 artı veya eksi 4.3 GeV / c2 olur. ”
D-Zero dedektör sistemi bir merkezi izleme dedektör dizisi, enerji ölçümü için hermetik bir kalorimetre ve büyük bir katı açılı müon dedektör sisteminden oluşur. Berkeley Lab, iki elektromanyetik uç kapaklı kalorimetreyi ve ayrıca izleme sisteminin en iç bileşeni olan ilk köşe dedektörü tasarladı ve yaptı. İzleme dedektörleri, partikül yörüngelerini ölçerek kalorimetreleri tamamlar. Sadece yörünge ve enerji ölçümleri birleştirildiğinde bilim adamları parçacıkları tanımlayabilir ve karakterize edebilir.
Üst kuark kütlesi için merkezi değeri yükseltmek, Higgs bozonunun Tevatron'da keşfedilme olasılığını azaltmış gibi görünse de, süpersimetride yeni keşifler için daha geniş bir kapı açıyor. kuvvet ve madde parçacıklarını süper partnerin (bazen "spartiküller" olarak da anılır) varlığıyla birleştirir. Süpersimetri, Standart Model tarafından bırakılan boşlukları doldurmaya çalışır.
Madaras, “Süpersimetrik parçacıkları hariç tutan mevcut kütle sınırları veya sınırları üst kuark kütlesine çok duyarlıdır” diyor. “En üst kuark kütlesi artık daha yüksek olduğundan, bu sınırlar veya sınırlar o kadar şiddetli değildir, bu da Tevatron'da süpersimetrik parçacıkları görme şansını artırır.”
Yaklaşık 40 ABD üniversitesinden ve 40 yabancı kurumdan bilim adamları, D-Zero deney grubunun Nature adlı mektubunda raporladığı veri analizine katkıda bulundu. Madaras'a ek olarak mektubun Berkeley Lab ortak yazarları Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe ve Daniel Whiteson idi.
Fermilab Direktörü Michael Witherell yaptığı açıklamada, bu sonuçların en büyük kuark kütlesinin hassas ölçümlerinin hikayesini sona erdirmediğini söyledi. “İki çarpıştırıcı dedektörü, D-Zero ve CDF, Tevatron'un II. Koşusuna büyük miktarda veri kaydediyor. CDF işbirliği son zamanlarda Run II verilerine dayanarak en üst kütlenin ön yeni ölçümlerini rapor etmiştir. Sonuçları kesin olduğunda dünya ortalamasının hassasiyeti daha da artacaktır. Önümüzdeki birkaç yıl boyunca, her iki deney de en üst kuark kütlesinin giderek daha hassas ölçümlerini yapacak. ”
Berkeley Lab gibi Fermilab, Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi tarafından finanse edilmektedir. D-Zero grubunun Doğa mektubuna yanıt olarak, Bilim Ofisi Direktörü Raymond L. Orbach şunları söyledi: “Bu önemli sonuçlar, bilim adamlarımızın mevcut verilere nasıl yeni teknikler uyguladıklarını ve kitle için yeni tahminler ürettiklerini gösteriyor. Higgs bozonu. Bugün Fermilab Tevatron'da üretilen büyük miktarda verinin bir sonraki turunu hevesle bekliyoruz.
Berkeley Lab, Berkeley, California'da bulunan bir ABD Enerji Bakanlığı ulusal laboratuvarıdır. Sınıflandırılmamış bilimsel araştırmalar yürütür ve Kaliforniya Üniversitesi tarafından yönetilir. Fermilab, Üniversiteler Araştırma Derneği, Inc tarafından işletilen, ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi tarafından finanse edilen ulusal bir laboratuvardır.
Orijinal Kaynak: Berkeley Lab Haber Bülteni
