Crédito da imagem: Berkeley Lab
No caso do enredo engrossar à medida que o mistério se desenrola, o bóson de Higgs acaba de ficar mais pesado, mesmo que a partícula subatômica ainda não tenha sido encontrada. Em uma carta à revista científica Nature, publicada na edição de 10 de junho de 2004, uma colaboração internacional de cientistas que trabalham no acelerador Tevatron do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), relata as medidas mais precisas ainda para a massa dos principais quark? uma partícula subatômica que foi encontrada? e isso requer uma revisão ascendente para o bóson de Higgs há muito postulado, mas ainda não detectado.
"Como a massa do quark superior que estamos relatando é um pouco maior que a medida anteriormente, isso significa que o valor mais provável da massa de Higgs também é maior", diz Ron Madaras, físico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA. Lab), que lidera a participação local no experimento D-Zero no Tevatron. "A massa de Higgs mais provável agora foi aumentada de 96 para 117 GeV / c2"? GeV / c2 é uma unidade de massa de física de partículas comum; a massa do próton mede cerca de 1 GeV / c2? "O que significa que provavelmente está além da sensibilidade dos experimentos atuais, mas é muito provável que seja encontrado em experimentos futuros no Large Hadron Collider que está sendo construído no CERN".
O bóson de Higgs tem sido chamado de elo perdido no Modelo Padrão de Partículas e Campos, a teoria que tem sido usada para explicar a física fundamental desde a década de 1970. Antes de 1995, o quark superior também estava ausente, mas as equipes experimentais que trabalhavam nos dois grandes sistemas de detectores da Tevatron, D-Zero e CDF, conseguiram descobri-lo independentemente.
Os cientistas acreditam que o bóson de Higgs, nomeado para o físico escocês Peter Higgs, que teorizou sua existência em 1964, é responsável pela massa de partículas, a quantidade de matéria em uma partícula. Segundo a teoria, uma partícula adquire massa através de sua interação com o campo de Higgs, que se acredita permear todo o espaço e foi comparada ao melaço que adere a qualquer partícula que o atravesse. O campo de Higgs seria carregado pelos bósons de Higgs, assim como o campo eletromagnético é carregado pelos fótons.
“No Modelo Padrão, a massa do bóson de Higgs está correlacionada com a massa do quark superior”, diz Madaras, “portanto, uma medição aprimorada da massa do quark superior fornece mais informações sobre o possível valor da massa do bóson de Higgs”.
De acordo com o Modelo Padrão, no começo do universo havia seis tipos diferentes de quarks. Os quarks superiores existem apenas por um instante antes de decair em um quarteirão inferior e um bóson W, o que significa que aqueles criados no nascimento do universo já se foram há muito tempo. No entanto, no Tevatron do Fermilab, o colisor mais poderoso do mundo, colisões entre bilhões de prótons e antiprótons produzem um ocasional quark superior. Apesar de suas breves aparências, esses quarks superiores podem ser detectados e caracterizados pelos experimentos D-Zero e CDF.
Ao anunciar os resultados do D-Zero, o porta-voz do experimento John Womersley disse: “Uma técnica de análise que nos permite extrair mais informações de cada evento de quark superior que ocorreu em nosso detector produziu uma precisão muito melhorada de mais ou menos 5,3 GeV / c2 em a medição de massa superior, em comparação com as medições anteriores. A nova medição é comparável à precisão de todas as medições anteriores da massa do quark superior juntas. Quando esse novo resultado é combinado com todas as outras medições dos experimentos D-Zero e CDF, a nova média mundial da massa máxima se torna 178,0 mais ou menos 4,3 GeV / c2. ”
O sistema detector D-Zero consiste em um conjunto central de detectores de rastreamento, um calorímetro hermético para medir energia e um grande sistema detector de múons em ângulo sólido. O Berkeley Lab projetou e construiu os dois calorímetros eletromagnéticos da tampa final e também o detector inicial de vértices, o componente mais interno do sistema de rastreamento. Os detectores de rastreamento complementam os calorímetros medindo as trajetórias de partículas. Somente quando as medições de trajetória e energia são combinadas, os cientistas podem identificar e caracterizar partículas.
Embora o aumento do valor central da massa de quarks superior pareça diminuir a possibilidade de o bóson de Higgs ser descoberto no Tevatron, ele abre uma porta mais ampla para novas descobertas em supersimetria, também conhecida como SUSY, uma extensão do Modelo Padrão que une partículas de força e matéria através da existência de superparceiros (às vezes chamados de "sparticles"). A supersimetria procura preencher as lacunas deixadas pelo Modelo Padrão.
"Os atuais limites ou limites de massa que excluem partículas supersimétricas são muito sensíveis à massa superior do quark", diz Madaras. "Como a massa do quark superior agora é maior, esses limites ou limites não são tão graves, o que aumenta a chance de ver partículas supersimétricas no Tevatron."
Cientistas de quase 40 universidades americanas e 40 instituições estrangeiras contribuíram para a análise dos dados relatados na carta à Nature pelo grupo experimental D-Zero. Os co-autores da carta do Berkeley Lab, além de Madaras, foram Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe e Daniel Whiteson.
O diretor do Fermilab, Michael Witherell, disse em comunicado que esses resultados não encerram a história das medições de precisão da massa do quark superior. “Os dois detectores de colisão, D-Zero e CDF, estão registrando grandes quantidades de dados na execução II do Tevatron. A colaboração do CDF relatou recentemente novas medições preliminares da massa superior com base nos dados da Run II. A precisão da média mundial melhorará ainda mais quando seus resultados forem finais. Nos próximos anos, os dois experimentos farão medições cada vez mais precisas da massa do quark superior. ”
O Fermilab, como o Berkeley Lab, é financiado pelo Departamento de Ciência do Departamento de Energia. Em resposta à carta da Nature do grupo D-Zero, Raymond L. Orbach, diretor do Office of Science, disse:? Esses resultados importantes demonstram como nossos cientistas estão aplicando novas técnicas aos dados existentes, produzindo novas estimativas para a massa de o bóson de Higgs. Aguardamos ansiosamente a próxima rodada de resultados das vastas quantidades de dados que são geradas hoje no Fermilab Tevatron.
O Berkeley Lab é um laboratório nacional do Departamento de Energia dos EUA localizado em Berkeley, Califórnia. Conduz pesquisas científicas não classificadas e é gerenciado pela Universidade da Califórnia. O Fermilab é um laboratório nacional financiado pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA, operado pela Universities Research Association, Inc.
Fonte original: Comunicado de imprensa do Berkeley Lab
