Tín dụng hình ảnh: Phòng thí nghiệm Berkeley
Trong trường hợp cốt truyện dày lên khi bí ẩn mở ra, boson Higgs đã trở nên nặng hơn, mặc dù hạt hạ nguyên tử vẫn chưa được tìm thấy. Trong một lá thư gửi đến tạp chí khoa học Nature, được xuất bản trong số ra ngày 10 tháng 6 năm 2004, một sự hợp tác quốc tế của các nhà khoa học làm việc tại máy gia tốc Tevatron của Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia Fermi (Fermilab), báo cáo các phép đo chính xác nhất cho khối lượng hàng đầu quark? một hạt hạ nguyên tử đã được tìm thấy? và điều này đòi hỏi phải sửa đổi hướng lên cho boson Higgs được đăng tải dài nhưng vẫn không bị phát hiện.
Vì khối lượng quark hàng đầu mà chúng tôi đang báo cáo cao hơn một chút so với trước đây, điều đó có nghĩa là giá trị rất có thể của khối Higgs cũng cao hơn, Ron nói, Ron Madara, nhà vật lý thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley của Berkeley (Berkeley) Lab), người đứng đầu sự tham gia của địa phương trong thí nghiệm D-Zero tại Tevatron. Khối lượng Higgs có khả năng cao nhất hiện đã được tăng từ 96 lên 117 GeV / c2? GeV / c2 là một đơn vị khối lượng vật lý phổ biến; khối lượng của proton đo khoảng 1 GeV / c2? Có nghĩa là nó có lẽ vượt quá độ nhạy của các thử nghiệm hiện tại, nhưng rất có thể được tìm thấy trong các thử nghiệm trong tương lai tại Máy Va chạm Hadron Lớn đang được chế tạo tại CERN.
Các boson Higgs đã được gọi là liên kết còn thiếu trong Mô hình chuẩn của các hạt và trường, lý thuyết mà Lôi được sử dụng để giải thích vật lý cơ bản từ những năm 1970. Trước năm 1995, quark hàng đầu cũng bị mất tích, nhưng sau đó các nhóm thử nghiệm làm việc tại Tevatron, hai hệ thống máy dò lớn, D-Zero và CDF, đã có thể phát hiện ra nó một cách độc lập.
Các nhà khoa học tin rằng boson Higgs, được đặt theo tên của nhà vật lý người Scotland Peter Higgs, người đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của nó vào năm 1964, chịu trách nhiệm về khối lượng hạt, lượng vật chất trong một hạt. Theo lý thuyết, một hạt thu được khối lượng thông qua tương tác của nó với trường Higgs, được cho là tràn ngập khắp không gian và được so sánh với mật rỉ dính vào bất kỳ hạt nào lăn qua nó. Trường Higgs sẽ được mang theo boson Higgs, giống như trường điện từ được mang bởi các photon.
Trong mô hình chuẩn, khối lượng boson Higgs tương quan với khối lượng quark hàng đầu, theo ông Madara, vì vậy một phép đo cải tiến của khối lượng quark hàng đầu cung cấp thêm thông tin về giá trị có thể của khối lượng boson Higgs.
Theo Mô hình chuẩn, vào đầu vũ trụ có sáu loại quark khác nhau. Các quark hàng đầu chỉ tồn tại trong một khoảnh khắc trước khi phân rã thành quark đáy và boson W, có nghĩa là những quark được tạo ra khi sinh ra vũ trụ đã biến mất từ lâu. Tuy nhiên, tại Fermilab khuyết Tevatron, máy va chạm mạnh nhất trên thế giới, va chạm giữa hàng tỷ proton và phản proton mang lại một quark thỉnh thoảng. Mặc dù xuất hiện ngắn ngủi, những quark hàng đầu này có thể được phát hiện và đặc trưng bởi các thí nghiệm D-Zero và CDF.
Khi công bố kết quả D-Zero, đồng nghiệp thử nghiệm John Womersley cho biết, Kỹ thuật phân tích cho phép chúng tôi trích xuất thêm thông tin từ mỗi sự kiện quark hàng đầu xảy ra trong máy dò của chúng tôi đã mang lại độ chính xác được cải thiện đáng kể hoặc trừ 5,3 GeV / c2 trong phép đo khối lượng hàng đầu, so với các phép đo trước đó. Phép đo mới có thể so sánh với độ chính xác của tất cả các phép đo khối lượng quark hàng đầu trước đó được đặt cùng nhau. Khi kết quả mới này được kết hợp với tất cả các phép đo khác từ cả hai thí nghiệm D-Zero và CDF, trung bình thế giới mới cho khối lượng hàng đầu trở thành 178,0 cộng hoặc trừ 4,3 GeV / c2.
Hệ thống máy dò D-Zero bao gồm một dãy máy dò theo dõi trung tâm, nhiệt lượng kế kín để đo năng lượng và hệ thống máy dò muon góc rắn lớn. Berkeley Lab đã thiết kế và chế tạo hai nhiệt lượng kế nắp điện từ và cũng là máy dò đỉnh ban đầu, thành phần trong cùng của hệ thống theo dõi. Máy dò theo dõi bổ sung nhiệt lượng kế bằng cách đo quỹ đạo hạt. Chỉ khi kết hợp các phép đo quỹ đạo và năng lượng, các nhà khoa học mới có thể xác định và mô tả các hạt.
Trong khi nâng cao giá trị trung tâm cho khối lượng quark hàng đầu dường như làm giảm khả năng boson Higgs có thể được phát hiện tại Tevatron, nó mở ra một cánh cửa rộng hơn cho những khám phá mới về siêu đối xứng, còn được gọi là SUSY, một phần mở rộng của Mô hình Chuẩn. hợp nhất các hạt lực và vật chất thông qua sự tồn tại của các siêu đối tác (đôi khi được gọi là các hạt sparticles). Siêu đối xứng tìm cách lấp đầy các khoảng trống còn lại của Mô hình Chuẩn.
Giới hạn khối lượng hiện tại hoặc giới hạn loại trừ các hạt siêu đối xứng rất nhạy cảm với khối lượng quark hàng đầu, theo ông Madara. Vì khối lượng quark hàng đầu hiện nay cao hơn, các giới hạn hoặc giới hạn này không nghiêm trọng, điều này làm tăng cơ hội nhìn thấy các hạt siêu đối xứng tại Tevatron.
Các nhà khoa học từ gần 40 trường đại học Hoa Kỳ và 40 tổ chức nước ngoài đã đóng góp vào phân tích dữ liệu được báo cáo trong bức thư gửi đến thiên nhiên của nhóm thử nghiệm D-Zero. Các đồng tác giả của Berkeley Lab ngoài Madara là Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe và Daniel Whiteson.
Giám đốc Fermilab Michael Witherell cho biết trong một tuyên bố rằng những kết quả này không kết thúc câu chuyện về các phép đo chính xác của khối lượng quark hàng đầu. Hai máy dò tìm máy va chạm, D-Zero và CDF, đang ghi lại một lượng lớn dữ liệu trong Run II của Tevatron. Sự hợp tác của CDF gần đây đã báo cáo các phép đo mới sơ bộ về khối lượng hàng đầu dựa trên dữ liệu Run II. Độ chính xác của trung bình thế giới sẽ cải thiện hơn nữa khi kết quả của họ là cuối cùng. Trong vài năm tới, cả hai thí nghiệm sẽ thực hiện các phép đo ngày càng chính xác về khối lượng quark hàng đầu.
Fermilab, giống như Phòng thí nghiệm Berkeley, được tài trợ bởi Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng. Trả lời thư của Nature từ nhóm D-Zero, Raymond L. Orbach, Giám đốc Văn phòng Khoa học, cho biết: boson Higgs. Chúng tôi háo hức chờ đợi kết quả tiếp theo từ số lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra ngày hôm nay tại Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab là một phòng thí nghiệm quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đặt tại Berkeley, California. Nó tiến hành nghiên cứu khoa học chưa được phân loại và được quản lý bởi Đại học California. Fermilab là một phòng thí nghiệm quốc gia được tài trợ bởi Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, được điều hành bởi Hiệp hội Nghiên cứu Đại học, Inc.
Nguồn gốc: Berkeley Lab News News
