Wetenschappers van CERN meten top-quarkmassa met ongekende nauwkeurigheid

De onderzoekers analyseerden gegevens die waren verkregen door de Compact Muon Solenoid (CMS) tijdens experimenten op

De wetenschappers maten de gecreëerde topquarks met behulp van vijf verschillende kinematische variabelen die gevoelig zijn voor de massa van de topquark, in plaats van de drie die in eerdere studies werden gebruikt.Natuurkundigen schatten de massa van de topquark op 171,77 ± 0,38 GeV, een fout van grootteongeveer 0,22%.

CERN merkt op dat voor metingenuiterst nauwkeurige kalibratie van de CMS-gegevens en een diep begrip van de resterende experimentele en theoretische onzekerheden en hun onderlinge afhankelijkheden waren vereist. De onderzoekers hebben de onzekerheden die samenhangen met de nauwkeurigheid van metingen van deeltjeseigenschappen door de CMS-detector en met theoretische beschrijvingen van de vorming van top-quarks tot in detail uitgewerkt.

Signatuur van twee quarks: 4 hadron-jets (gele kegels), één muon (rode lijn) en ontbrekende neutrino-energie (roze pijl). Afbeelding: CMS, CERN

Onderzoekers merken op dat nauwkeurige kennis van de massaDe top-quark is essentieel voor het begrijpen van onze wereld op microschaal. Door zo dicht mogelijk bij de massa van dit zwaarste elementaire deeltje te komen, kunnen we de interne consistentie van het standaardmodel testen. Gegeven de exacte massa's van het W-deeltje en het Higgs-deeltje kan het Standaardmodel bijvoorbeeld de massa van het top-quark voorspellen, en kan de massa van het W-deeltje worden bepaald met behulp van de massa van het top-quark en de massa van het top-quark. Higgs-deeltje. 

Wetenschappers zeggen dat het begrijpen van de mateDe stabiliteit van ons heelal hangt af van de exacte massa van het Higgsdeeltje en de top-quark. Uit huidige metingen blijkt dat het heelal zich zeer dicht bij een metastabiele toestand bevindt. Maar als de massa van de top-quark ook maar een klein beetje afwijkt, zal het heelal op de lange termijn minder stabiel zijn en mogelijk uiteindelijk verdwijnen in een oerknalachtige gebeurtenis.

De onderzoekers hopen een nog betere meetnauwkeurigheid te krijgen wanneer de nieuwe aanpak wordt toegepast op gegevens uit experimenten in 2017 en 2018.

Omslagafbeelding: CMS, CERN

Lees verder:

Er wordt al eeuwen op gejaagd: wat weten we over de planeet Vulcan naast de zon

Astronomen hebben een planeet in de buurt van de aarde gevonden: die heeft een heel vreemde baan

Wetenschappers uit China hebben bewezen dat moderne plaatverschuivingen 2,5 miljard jaar oud zijn