Cientistas do Laboratório Acelerador Nacional Fermi do Departamento de Energia alcançaram a medição mais precisa do mundo da massa do bóson W por meio de um único experimento. Combinado com outras medições, uma compreensão mais rigorosa da massa do bóson W também levará os pesquisadores a se aproximarem da massa da ilusória partícula do bóson de Higgs.
A partícula de Higgs é uma partícula teórica, mas ainda não vista, também chamada de "partícula de Deus", que se acredita dar a outras partículas sua massa. O bóson W, que é cerca de 85 vezes mais pesado que um próton, permite o decaimento beta radioativo e faz o sol brilhar.
O anúncio de hoje marca a segunda grande descoberta em uma semana para a colaboração internacional DZero no Fermilab. No início desta semana, o grupo anunciou a produção de um único quark superior no colador Tevatron do Fermilab.
O DZero é um experimento internacional de cerca de 550 físicos de 90 instituições em 18 países. É apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA, pela National Science Foundation e por várias agências de financiamento internacionais. No ano passado, a colaboração publicou 46 artigos científicos com base em medições feitas com o detector de partículas DZero.
O bóson W é um portador da força nuclear fraca e um elemento-chave do Modelo Padrão de partículas e forças elementares, que também prevê o bóson de Higgs. Sua massa exata é crucial para os cálculos estimarem a massa provável do bóson de Higgs, estudando seus efeitos quânticos sutis no bóson W e no quark superior, uma partícula elementar que foi descoberta no Fermilab em 1995.
Os cientistas que trabalham no experimento DZero agora mediram a massa do bóson W com uma precisão de 0,05%. A massa exata da partícula medida por DZero é 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. A colaboração apresentou seu resultado na conferência anual sobre interações eletro-fracas e teorias unificadas, conhecida como Rencontres de Moriond, no domingo.
"Esta bela medida ilustra o poder do Tevatron como um instrumento de precisão e significa que o teste de estresse que solicitamos para o Modelo Padrão se torna mais estressante e mais revelador", disse o teórico do Fermilab, Chris Quigg.
A equipe do DZero determinou a massa W medindo o decaimento dos bósons W em elétrons e neutrinos de elétrons. A realização da medição exigiu a calibração do detector de partículas DZero com uma precisão de cerca de trezentos de um por cento, uma tarefa árdua que exigiu vários anos de esforço de uma equipe de cientistas, incluindo estudantes.
Desde a sua descoberta no laboratório europeu CERN em 1983, muitas experiências no Fermilab e no CERN mediram a massa do bóson W com precisão cada vez maior. Agora, o DZero alcançou a melhor precisão com a análise minuciosa de uma grande amostra de dados fornecida pelo colisor de partículas Tevatron no Fermilab. A consistência do resultado do DZero com os resultados anteriores fala da validade das diferentes técnicas de calibração e análise utilizadas.
"Esta é uma das medidas de precisão mais desafiadoras do Tevatron", disse o co-porta-voz da DZero, Dmitri Denisov, do Fermilab. "Foram necessários muitos anos de esforços de nossa colaboração para construir o detector de 5.500 toneladas, coletar e reconstruir os dados e, em seguida, realizar uma análise complexa para aprimorar nosso conhecimento desse parâmetro fundamental do Modelo Padrão".
Fonte: Fermilab
