Οι επιστήμονες του CERN μετρούν τη μάζα του κορυφαίου κουάρκ με πρωτοφανή ακρίβεια

Οι ερευνητές ανέλυσαν δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Compact Muon Solenoid (CMS) κατά τη διάρκεια πειραμάτων σε

συγκρούσεις σωματιδίων στο Μεγάλο Αδρόνιοεπιταχυντής. Οι επιστήμονες μέτρησαν τα δημιουργημένα κορυφαία κουάρκ χρησιμοποιώντας πέντε διαφορετικές κινηματικές μεταβλητές ευαίσθητες στη μάζα του κορυφαίου κουάρκ, αντί των τριών που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες. Η συμπερίληψη νέων μεταβλητών αύξησε την ακρίβεια των μετρήσεων. Οι φυσικοί υπολόγισαν τη μάζα του κορυφαίου κουάρκ σε 171,77 ± 0,38 GeV, ένα σφάλμα περίπου 0,22%.

Το CERN σημειώνει ότι για τις μετρήσειςΑπαιτήθηκε εξαιρετικά ακριβής βαθμονόμηση των δεδομένων CMS και βαθιά κατανόηση των υπόλοιπων πειραματικών και θεωρητικών αβεβαιοτήτων και των αλληλεξαρτήσεών τους. Οι ερευνητές έχουν επεξεργαστεί λεπτομερώς τις αβεβαιότητες που σχετίζονται με την ακρίβεια των μετρήσεων των ιδιοτήτων των σωματιδίων από τον ανιχνευτή CMS και με τις θεωρητικές περιγραφές του σχηματισμού κορυφαίων κουάρκ.

Υπογραφή δύο κουάρκ: 4 πίδακες αδρονίων (κίτρινοι κώνοι), ένα μιόνιο (κόκκινη γραμμή) και έλλειψη ενέργειας νετρίνων (ροζ βέλος). Εικόνα: CMS, CERN

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι η ακριβής γνώση της μάζαςΤο κορυφαίο κουάρκ είναι απαραίτητο για την κατανόηση του κόσμου μας σε μικροκλίμακα. Το να πλησιάσουμε όσο το δυνατόν περισσότερο τη μάζα αυτού του βαρύτερου στοιχειώδους σωματιδίου μας επιτρέπει να δοκιμάσουμε την εσωτερική συνοχή του Καθιερωμένου Μοντέλου. Για παράδειγμα, λαμβάνοντας υπόψη τις ακριβείς μάζες του μποζονίου W και του μποζονίου Higgs, το Καθιερωμένο μοντέλο μπορεί να προβλέψει τη μάζα του κορυφαίου κουάρκ και η μάζα του μποζονίου W μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τη μάζα του κορυφαίου κουάρκ και τη μάζα του Μποζόνιο Χιγκς. 

Οι επιστήμονες λένε ότι η κατανόηση του πτυχίουΗ σταθερότητα του Σύμπαντος μας εξαρτάται από τις ακριβείς μάζες του μποζονίου Higgs και του top quark. Οι τρέχουσες μετρήσεις δείχνουν ότι το Σύμπαν βρίσκεται πολύ κοντά σε μια μετασταθερή κατάσταση. Αλλά αν η μάζα του κορυφαίου κουάρκ είναι έστω και ελαφρώς διαφορετική, το Σύμπαν θα είναι λιγότερο σταθερό μακροπρόθεσμα και δυνητικά θα καταλήξει να εξαφανιστεί σε ένα γεγονός που μοιάζει με το Big Bang.

Οι ερευνητές ελπίζουν να αποκτήσουν ακόμη καλύτερη ακρίβεια μέτρησης όταν η νέα προσέγγιση εφαρμοστεί σε δεδομένα από πειράματα το 2017 και το 2018.

Εικόνα εξωφύλλου: CMS, CERN

Διαβάστε περισσότερα:

Το κυνηγούν εδώ και αιώνες: τι γνωρίζουμε για τον πλανήτη Vulcan δίπλα στον Ήλιο

Οι αστρονόμοι βρήκαν έναν πλανήτη κοντά στη Γη: έχει μια πολύ περίεργη τροχιά

Επιστήμονες από την Κίνα απέδειξαν ότι οι σύγχρονες μετατοπίσεις πλακών χρονολογούνται πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια