Kredit gambar: Berkeley Lab
Dalam kasus plot yang menebal ketika misteri terungkap, boson Higgs baru saja menjadi lebih berat, meskipun partikel subatomik belum ditemukan. Dalam sebuah surat kepada jurnal ilmiah Nature, yang diterbitkan dalam edisi 10 Juni 2004, sebuah kolaborasi internasional para ilmuwan yang bekerja di akselerator Tevatron dari Laboratorium Akselerator Nasional Fermi (Fermilab), melaporkan pengukuran paling tepat untuk massa puncak. quark? partikel subatom yang telah ditemukan? dan ini membutuhkan revisi ke atas untuk bos Higgs yang lama dipostulatkan tetapi masih tidak terdeteksi.
"Karena massa quark teratas yang kami laporkan sedikit lebih tinggi daripada yang diukur sebelumnya, itu berarti nilai kemungkinan massa Higgs juga lebih tinggi," kata Ron Madaras, seorang ahli fisika dari Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, Departemen Energi AS, Berkeley. Lab), yang mengepalai partisipasi lokal dalam percobaan D-Zero di Tevatron. "Massa Higgs yang paling mungkin sekarang telah meningkat dari 96 menjadi 117 GeV / c2"? GeV / c2 adalah unit fisika partikel umum; massa ukuran proton sekitar 1 GeV / c2? "Yang berarti mungkin di luar sensitivitas percobaan saat ini, tetapi sangat mungkin ditemukan dalam eksperimen di masa depan di Large Hadron Collider yang sedang dibangun di CERN."
Boson Higgs telah disebut sebagai mata rantai yang hilang dalam Model Standar Partikel dan Medan, teori yang telah digunakan untuk menjelaskan fisika fundamental sejak tahun 1970-an. Sebelum 1995 quark teratas juga hilang, tetapi kemudian tim eksperimen yang bekerja di dua sistem detektor besar Tevatron, D-Zero dan CDF, dapat menemukannya secara mandiri.
Para ilmuwan percaya bahwa boson Higgs, dinamai untuk fisikawan Skotlandia Peter Higgs, yang pertama kali berteori tentang keberadaannya pada tahun 1964, bertanggung jawab atas massa partikel, jumlah materi dalam sebuah partikel. Menurut teori tersebut, sebuah partikel memperoleh massa melalui interaksinya dengan medan Higgs, yang diyakini merasuki seluruh ruang dan telah dibandingkan dengan molase yang menempel pada partikel apa pun yang melewatinya. Bidang Higgs akan dibawa oleh boson Higgs, seperti halnya medan elektromagnetik dibawa oleh foton.
"Dalam Model Standar, massa boson Higgs berkorelasi dengan massa kuark atas," kata Madaras, "sehingga pengukuran yang ditingkatkan dari massa kuark atas memberikan informasi lebih lanjut tentang nilai yang mungkin dari massa boson Higgs."
Menurut Model Standar, di awal alam semesta ada enam jenis quark. Quark atas hanya ada sesaat sebelum membusuk menjadi quark bawah dan boson W, yang berarti mereka yang diciptakan pada kelahiran alam semesta sudah lama berlalu. Namun, di Fermilab's Tevatron, penumbuk paling kuat di dunia, tabrakan antara miliaran proton dan antiproton kadang-kadang menghasilkan top quark. Meskipun penampilannya singkat, quark teratas ini dapat dideteksi dan ditandai oleh percobaan D-Zero dan CDF.
Dalam mengumumkan hasil D-Zero, juru bicara eksperimen John Womersley mengatakan, “Teknik analisis yang memungkinkan kita untuk mengekstrak lebih banyak informasi dari setiap peristiwa kuark teratas yang terjadi di detektor kita telah menghasilkan presisi yang sangat baik plus atau minus 5,3 GeV / c2 di pengukuran massa atas, dibandingkan dengan pengukuran sebelumnya. Pengukuran baru ini sebanding dengan presisi semua pengukuran massa kuark atas sebelumnya yang disatukan. Ketika hasil baru ini dikombinasikan dengan semua pengukuran lain dari percobaan D-Zero dan CDF, rata-rata dunia baru untuk massa teratas menjadi 178,0 plus atau minus 4,3 GeV / c2. "
Sistem detektor D-Zero terdiri dari susunan detektor pelacakan pusat, kalorimeter kedap udara untuk mengukur energi, dan sistem detektor muon sudut padat yang besar. Berkeley Lab merancang dan membangun dua kalorimeter ujung-elektromagnetik dan juga detektor titik awal, komponen terdalam dari sistem pelacakan. Detektor pelacak menambah kalorimeter dengan mengukur lintasan partikel. Hanya ketika lintasan dan pengukuran energi digabungkan, para ilmuwan dapat mengidentifikasi dan mengkarakterisasi partikel.
Sementara menaikkan nilai pusat untuk massa quark teratas nampaknya mengurangi kemungkinan bahwa boson Higgs dapat ditemukan di Tevatron, itu membuka pintu yang lebih luas untuk penemuan baru dalam supersimetri, juga dikenal sebagai SUSY, perpanjangan dari Model Standar yang menyatukan partikel kekuatan dan materi melalui keberadaan superpartners (kadang-kadang disebut sebagai "sparticles"). Supersimetri berusaha mengisi celah yang ditinggalkan oleh Model Standar.
"Batas atau batas massa saat ini yang mengecualikan partikel supersimetrik sangat sensitif terhadap massa kuark atas," kata Madaras. "Karena massa quark atas sekarang lebih tinggi, batas atau batas ini tidak separah ini, yang meningkatkan kemungkinan melihat partikel supersimetrik di Tevatron."
Para ilmuwan dari hampir 40 universitas AS dan 40 lembaga asing berkontribusi pada analisis data yang dilaporkan dalam surat kepada Alam oleh kelompok eksperimen D-Zero. Rekan penulis Berkeley Lab di samping Madaras adalah Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe, dan Daniel Whiteson.
Direktur Fermilab Michael Witherell mengatakan dalam sebuah pernyataan bahwa hasil ini tidak mengakhiri kisah pengukuran presisi dari massa kuark atas. “Kedua detektor collider, D-Zero dan CDF, merekam sejumlah besar data di Run II dari Tevatron. Kolaborasi CDF baru-baru ini melaporkan pengukuran baru awal dari massa teratas berdasarkan data Run II. Ketepatan rata-rata dunia akan meningkat lebih jauh ketika hasilnya final. Selama beberapa tahun ke depan, kedua percobaan akan melakukan pengukuran yang semakin tepat dari massa quark teratas. ”
Fermilab, seperti Berkeley Lab, didanai oleh Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi. Menanggapi surat Nature dari kelompok D-Zero, Raymond L. Orbach, Direktur Office of Science, mengatakan: "Hasil penting ini menunjukkan bagaimana para ilmuwan kami menerapkan teknik baru pada data yang ada, menghasilkan perkiraan baru untuk massa bos Higgs. Kami dengan sabar menunggu hasil putaran berikutnya dari sejumlah besar data yang dihasilkan hari ini di Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab adalah laboratorium nasional Departemen Energi AS yang berlokasi di Berkeley, California. Itu melakukan penelitian ilmiah tidak terklasifikasi dan dikelola oleh University of California. Fermilab adalah laboratorium nasional yang didanai oleh Kantor Sains Departemen Energi AS, yang dioperasikan oleh Universitas Research Association, Inc.
Sumber Asli: Siaran Pers Berkeley Lab
