CERN-forskere måler topp kvarkmasse med enestående nøyaktighet

Forskerne analyserte data samlet inn av Compact Muon Solenoid (CMS) under eksperimenter på

partikkelkollisjoner ved Large Hadronkolliderer. Forskerne målte de opprettede toppkvarkene ved å bruke fem forskjellige kinematiske variabler som var følsomme for massen til toppkvarken, i stedet for de tre som ble brukt i tidligere studier. Inkludering av nye variabler økte nøyaktigheten av målingene. Fysikere estimerte massen til toppkvarken til å være 171,77 ± 0,38 GeV, en feil på omtrent 0,22%.

CERN bemerker det for målingerekstremt presis kalibrering av CMS-dataene og en dyp forståelse av de gjenværende eksperimentelle og teoretiske usikkerhetene og deres gjensidige avhengigheter var nødvendig. Forskerne har utarbeidet i detalj usikkerheten knyttet til nøyaktigheten av målinger av partikkelegenskaper med CMS-detektoren og med teoretiske beskrivelser av dannelsen av toppkvarker.

Signatur av to kvarker: 4 hadronstråler (gule kjegler), en myon (rød linje) og manglende nøytrinoenergi (rosa pil). Bilde: CMS, CERN

Forskere bemerker at nøyaktig kunnskap om massenToppkvarken er avgjørende for å forstå vår verden i mikroskala. Å komme så nær massen til denne tyngste elementærpartikkelen som mulig lar oss teste den interne konsistensen til standardmodellen. For eksempel, gitt de nøyaktige massene til W-bosonet og Higgs-bosonet, kan standardmodellen forutsi massen til toppkvarken, og massen til W-bosonet kan bestemmes ved å bruke massen til toppkvarken og massen til Higgs boson.

Forskere sier at forstå gradenStabiliteten til universet vårt avhenger av de nøyaktige massene til Higgs-bosonet og toppkvarken. Nåværende målinger viser at universet er veldig nær en metastabil tilstand. Men hvis massen til toppkvarken til og med er litt annerledes, vil universet være mindre stabilt på lang sikt og potensielt ende opp med å forsvinne i en Big Bang-lignende hendelse.

Forskerne håper å få enda bedre målenøyaktighet når den nye tilnærmingen brukes på data fra eksperimenter i 2017 og 2018.

Forsidebilde: CMS, CERN

Les mer:

Den har blitt jaktet på i århundrer: hva vet vi om planeten Vulcan ved siden av solen

Astronomer har funnet en planet nær jorden: den har en veldig merkelig bane

Forskere fra Kina har bevist at moderne plateskift går 2,5 milliarder år tilbake i tid