Des scientifiques du CERN mesurent la masse du quark top avec une précision sans précédent

Les chercheurs ont analysé les données collectées par le Compact Muon Solenoid (CMS) lors d'expériences sur

collisions de particules au Grand Hadroncollisionneur. Les scientifiques ont mesuré les quarks top créés en utilisant cinq variables cinématiques différentes sensibles à la masse du quark top, au lieu des trois utilisées dans les études précédentes. L'inclusion de nouvelles variables a augmenté la précision des mesures. Les physiciens ont estimé la masse du quark top à 171,77 ± 0,38 GeV, soit une erreur d'environ 0,22 %.

Le CERN note que pour les mesuresun étalonnage extrêmement précis des données CMS et une compréhension approfondie des incertitudes expérimentales et théoriques restantes et de leurs interdépendances étaient nécessaires. Les chercheurs ont élaboré en détail les incertitudes associées à la précision des mesures des propriétés des particules par le détecteur CMS et aux descriptions théoriques de la formation des quarks top.

Signature de deux quarks : 4 jets de hadrons (cônes jaunes), un muon (ligne rouge) et l'énergie manquante du neutrino (flèche rose). Image : CMS, CERN

Les chercheurs notent qu'une connaissance précise de la masseLe quark top est essentiel à la compréhension de notre monde à l’échelle microscopique. Se rapprocher le plus possible de la masse de cette particule élémentaire la plus lourde permet de tester la cohérence interne du Modèle Standard. Par exemple, en connaissant exactement les masses du boson W et du boson de Higgs, le modèle standard peut prédire la masse du quark top, et la masse du boson W peut être déterminée à l'aide de la masse du quark top et de la masse de le boson de Higgs.

Les scientifiques disent que comprendre le degréLa stabilité de notre Univers dépend des masses exactes du boson de Higgs et du quark top. Les mesures actuelles montrent que l’Univers est très proche d’un état métastable. Mais si la masse du quark top est ne serait-ce que légèrement différente, l’Univers sera moins stable à long terme et finira potentiellement par disparaître lors d’un événement semblable au Big Bang.

Les chercheurs espèrent obtenir une précision de mesure encore meilleure lorsque la nouvelle approche sera appliquée aux données des expériences de 2017 et 2018.

Image de couverture : CMS, CERN

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