حقق العلماء في مختبر Fermi National Accelerator في وزارة الطاقة القياس الأكثر دقة في العالم لكتلة W boson من خلال تجربة واحدة. وبالاقتران بقياسات أخرى ، فإن الفهم الأكثر إحكامًا لكتلة البوزون W سيؤدي أيضًا إلى تقرب الباحثين من كتلة جسيم بوزون المراوغ.
جسيم هيجز هو نظري ، ولكن حتى الآن جسيم غير مرئي ، يسمى أيضًا "جسيم الله" ، والذي يعتقد أنه يعطي جسيمات أخرى كتلتها. البوزون W ، الذي هو أثقل بحوالي 85 مرة من البروتون ، يتيح تحلل بيتا المشع ويجعل الشمس تشرق.
يمثل إعلان اليوم ثاني اكتشاف رئيسي في أسبوع للتعاون الدولي DZero في Fermilab. في وقت سابق من هذا الأسبوع ، أعلنت المجموعة عن إنتاج كوارك علوي واحد في مصادم تيفاترون من فيرميلاب.
DZero هي تجربة دولية لحوالي 550 فيزيائي من 90 مؤسسة في 18 دولة. وهو مدعوم من وزارة الطاقة الأمريكية ومؤسسة العلوم الوطنية وعدد من وكالات التمويل الدولية. في العام الماضي ، نشر التعاون 46 ورقة علمية تستند إلى قياسات أجريت مع كاشف الجسيمات DZero.
البوزون W هو ناقل للقوة النووية الضعيفة وعنصر أساسي في النموذج القياسي للجسيمات والقوى الأولية ، والذي يتنبأ أيضًا ببوزون هيجز. تعد كتلته الدقيقة حاسمة في الحسابات لتقدير الكتلة المحتملة لبوزون هيجز من خلال دراسة آثاره الكمومية الدقيقة على البوزون W والكوارك العلوي ، وهو جسيم أولي تم اكتشافه في Fermilab في عام 1995.
قام العلماء الذين يعملون على تجربة DZero الآن بقياس كتلة البوزون W بدقة تبلغ 0.05 في المائة. الكتلة الدقيقة للجسيم المقاس بواسطة DZero هي 80.401 +/- 0.044 GeV / c ^ 2. قدم التعاون نتائجه في المؤتمر السنوي حول التفاعلات الكهربائية والنظريات الموحدة المعروفة باسم Rencontres de Moriond يوم الأحد.
قال كريس كويغ ، المنظر في فيرميلاب: "يوضح هذا القياس الجميل قوة تيفاترون كأداة دقيقة ويعني أن اختبار الإجهاد الذي طلبناه للنموذج القياسي يصبح أكثر إرهاقًا وأكثر كشفًا".
حدد فريق DZero الكتلة W بقياس انحلال البوزونات W إلى الإلكترونات والنيوترينات الإلكترونية. يتطلب إجراء القياس معايرة كاشف الجسيمات DZero بدقة حوالي ثلاثمائة جزء من واحد بالمائة ، وهي مهمة شاقة تتطلب عدة سنوات من الجهد من فريق من العلماء بما في ذلك الطلاب.
منذ اكتشافه في المختبر الأوروبي CERN في عام 1983 ، قامت العديد من التجارب في Fermilab و CERN بقياس كتلة البوزون W بدقة متزايدة بشكل مطرد. حقق DZero الآن أفضل دقة من خلال التحليل المضني لعينة بيانات كبيرة قدمها مصادم جسيمات تيفاترون في Fermilab. تناسق نتيجة DZero مع النتائج السابقة يشير إلى صلاحية تقنيات المعايرة والتحليل المختلفة المستخدمة.
قال المتحدث باسم دي زيرو ديمتري دينيسوف ، من فيرميلاب: "هذه واحدة من أصعب القياسات الدقيقة في تيفاترون". "لقد استغرقت سنوات عديدة من الجهود من تعاوننا لبناء كاشف 5،500 طن ، وجمع البيانات وإعادة بنائها ، ثم إجراء التحليل المعقد لتحسين معرفتنا بهذه المعلمة الأساسية للنموذج القياسي."
المصدر: Fermilab
