Para ilmuwan di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi dari Departemen Energi telah mencapai pengukuran paling tepat di dunia dari massa boson dengan satu percobaan. Dikombinasikan dengan pengukuran lain, pemahaman yang lebih ketat tentang massa boson W juga akan mengarahkan para peneliti lebih dekat ke massa partikel boson Higgs yang sulit dipahami.
Partikel Higgs adalah partikel teoretis tetapi belum terlihat, juga disebut "partikel Dewa," yang diyakini memberi massa partikel lainnya. Boson W, yang sekitar 85 kali lebih berat dari proton, memungkinkan peluruhan beta radioaktif dan membuat matahari bersinar.
Pengumuman hari ini menandai penemuan besar kedua dalam seminggu untuk kolaborasi DZero internasional di Fermilab. Awal pekan ini, kelompok ini mengumumkan produksi satu kuark tunggal di collider Tevatron Fermilab.
DZero adalah eksperimen internasional terhadap sekitar 550 fisikawan dari 90 institusi di 18 negara. Ini didukung oleh Departemen Energi AS, National Science Foundation, dan sejumlah lembaga pendanaan internasional. Pada tahun lalu, kolaborasi ini telah menerbitkan 46 karya ilmiah berdasarkan pengukuran yang dilakukan dengan detektor partikel DZero.
Boson W adalah pembawa gaya nuklir lemah dan elemen kunci dari Model Standar partikel dan gaya elementer, yang juga memprediksi boson Higgs. Massanya yang tepat sangat penting untuk perhitungan untuk memperkirakan kemungkinan massa bos Higgs dengan mempelajari efek kuantumnya yang halus pada boson W dan kuark atas, sebuah partikel elementer yang ditemukan di Fermilab pada 1995.
Para ilmuwan yang bekerja pada percobaan DZero sekarang telah mengukur massa boson W dengan presisi 0,05 persen. Massa tepat dari partikel yang diukur oleh DZero adalah 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. Kolaborasi ini mempresentasikan hasilnya pada konferensi tahunan tentang Interaksi Electroweak dan Teori Terpadu yang dikenal sebagai Rencontres de Moriond pada hari Minggu.
"Pengukuran yang indah ini menggambarkan kekuatan Tevatron sebagai instrumen presisi dan berarti bahwa uji stres yang kami pesan untuk Model Standar menjadi lebih menegangkan dan lebih terbuka," kata ahli teori Fermilab, Chris Quigg.
Tim DZero menentukan massa W dengan mengukur peluruhan boson W menjadi elektron dan neutrino elektron. Untuk melakukan pengukuran diperlukan kalibrasi pendeteksi partikel DZero dengan akurasi sekitar tiga per seratus dari satu persen, tugas yang sulit yang membutuhkan upaya beberapa tahun dari tim ilmuwan termasuk siswa.
Sejak penemuannya di laboratorium Eropa CERN pada tahun 1983, banyak percobaan di Fermilab dan CERN telah mengukur massa boson W dengan presisi yang terus meningkat. Sekarang DZero mencapai presisi terbaik dengan analisis yang teliti dari sampel data besar yang disampaikan oleh penumbuk partikel Tevatron di Fermilab. Konsistensi hasil DZero dengan hasil sebelumnya menunjukkan validitas dari berbagai kalibrasi dan teknik analisis yang digunakan.
"Ini adalah salah satu pengukuran presisi paling menantang di Tevatron," kata co-juru bicara DZero Dmitri Denisov, dari Fermilab. “Butuh upaya bertahun-tahun dari kolaborasi kami untuk membangun detektor 5.500-ton, mengumpulkan dan merekonstruksi data dan kemudian melakukan analisis kompleks untuk meningkatkan pengetahuan kami tentang parameter mendasar dari Model Standar ini.”
Sumber: Fermilab
