CERNの科学者は、前例のない精度でトップクォークの質量を測定します

研究者らは、実験中にコンパクトミュオンソレノイド(CMS)によって収集されたデータを分析しました。

大型ハドロンでの粒子衝突コライダー。科学者らは、これまでの研究で使用された3つの変数の代わりに、トップクォークの質量に敏感な5つの異なる運動学的変数を使用して、生成されたトップクォークを測定した。新しい変数を含めることで、測定の精度が向上しました。物理学者はトップクォークの質量を171.77±0.38GeVと推定したが、誤差は約0.22%だった。

CERNは、測定についてCMSデータの非常に正確なキャリブレーションと、残りの実験的および理論的不確実性とそれらの相互依存性の深い理解が必要でした。研究者たちは、CMS検出器による粒子特性の測定の精度とトップクォークの形成の理論的記述に関連する不確実性を詳細に解明しました。

2つのクォークの特徴:4つのハドロンジェット(黄色の円錐)、1つのミューオン(赤い線)、およびニュートリノエネルギーの欠落(ピンクの矢印)。画像:CMS、CERN

研究者らは、大衆についての正確な知識はトップクォークは私たちの世界をミクロスケールで理解するために不可欠です。この最も重い素粒子の質量にできるだけ近づけることで、標準模型の内部整合性をテストすることができます。たとえば、W 粒子とヒッグス粒子の正確な質量が与えられた場合、標準模型はトップ クォークの質量を予測でき、W 粒子の質量はトップ クォークの質量とヒッグス粒子の質量を使用して決定できます。ヒッグス粒子。

科学者たちは、その程度を理解すると、私たちの宇宙の安定性は、ヒッグス粒子とトップクォークの正確な質量に依存します。現在の測定は、宇宙が準安定状態に非常に近いことを示しています。しかし、トップクォークの質量がわずかでも異なる場合、宇宙は長期的には不安定になり、ビッグバンのような出来事で消滅してしまう可能性があります。

研究者たちは、2017年と2018年の実験からのデータに新しいアプローチを適用すると、さらに優れた測定精度が得られることを望んでいます。

表紙画像:CMS、CERN

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