Kredit gambar: Berkeley Lab
Dalam kes plot semakin menebal ketika misteri terungkap, boson Higgs semakin berat, walaupun zarah subatomik masih belum dijumpai. Dalam sepucuk surat kepada jurnal ilmiah Nature, yang diterbitkan dalam edisi 10 Jun 2004, sebuah kolaborasi saintis antarabangsa yang bekerja di pemecut Tevatron dari Makmal Pemecut Nasional Fermi (Fermilab), melaporkan pengukuran yang paling tepat namun untuk jisim teratas quark? zarah subatom yang telah dijumpai? dan ini memerlukan penyemakan ke atas untuk boson Higgs yang lama bertentangan tetapi masih tidak dapat dikesan.
"Oleh kerana jisim quark teratas yang kami laporkan sedikit lebih tinggi daripada yang diukur sebelumnya, ini bermaksud nilai jisim Higgs yang paling mungkin juga lebih tinggi," kata Ron Madaras, seorang ahli fizik dengan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Berkeley) Lab), yang mengetuai penyertaan tempatan dalam eksperimen D-Zero di Tevatron. "Jisim Higgs yang paling mungkin sekarang telah meningkat dari 96 menjadi 117 GeV / c2"? GeV / c2 adalah unit jisim-fizik yang biasa; jisim proton mengukur kira-kira 1 GeV / c2? "Yang bermaksud mungkin di luar kepekaan eksperimen semasa, tetapi sangat mungkin dijumpai pada eksperimen masa depan di Large Hadron Collider yang sedang dibina di CERN."
The Higgs boson telah disebut sebagai pautan yang hilang dalam Model Standard Partikel dan Medan, teori yang telah digunakan untuk menjelaskan asas fizik sejak tahun 1970-an. Sebelum 1995, quark teratas juga hilang, tetapi kemudian pasukan eksperimen yang bekerja di dua sistem pengesan besar Tevatron, D-Zero dan CDF, dapat menjumpainya secara bebas.
Para saintis percaya bahawa boson Higgs, yang dinamakan untuk ahli fizik Scotland Peter Higgs, yang pertama kali berteori keberadaannya pada tahun 1964, bertanggungjawab untuk jisim zarah, jumlah jirim dalam zarah. Menurut teori, zarah memperoleh jisim melalui interaksinya dengan medan Higgs, yang diyakini meresapi semua ruang dan telah dibandingkan dengan molase yang menempel pada zarah mana pun yang melaluinya. Medan Higgs akan dibawa oleh boson Higgs, sama seperti medan elektromagnetik dibawa oleh foton.
"Dalam Model Piawai, jisim boson Higgs berkorelasi dengan massa quark atas," kata Madaras, "jadi pengukuran massa quark atas yang lebih baik memberikan lebih banyak maklumat mengenai kemungkinan nilai jisim boson Higgs."
Menurut Model Piawai, pada awal alam semesta terdapat enam jenis quark yang berbeza. Quark teratas hanya ada sesaat sebelum merosot menjadi quark bawah dan bos W, yang bermaksud mereka yang diciptakan semasa kelahiran alam semesta sudah lama hilang. Namun, di Fermilab's Tevatron, collider paling kuat di dunia, pertembungan antara berbilion proton dan antiproton menghasilkan quark teratas sesekali. Walaupun penampilannya singkat, quark teratas ini dapat dikesan dan dicirikan oleh eksperimen D-Zero dan CDF.
Dalam mengumumkan hasil D-Zero, jurucakap eksperimen John Womersley mengatakan, "Teknik analisis yang memungkinkan kita mengekstrak lebih banyak maklumat dari setiap peristiwa quark teratas yang berlaku di pengesan kami telah menghasilkan ketepatan plus atau minus 5.3 GeV / c2 yang jauh lebih baik dalam pengukuran jisim teratas, berbanding dengan pengukuran sebelumnya. Pengukuran baru setanding dengan ketepatan semua pengukuran jisim quark atas sebelumnya yang disatukan. Apabila hasil baru ini digabungkan dengan semua pengukuran lain dari eksperimen D-Zero dan CDF, rata-rata dunia baru untuk jisim teratas menjadi 178.0 plus atau minus 4.3 GeV / c2. "
Sistem pengesan D-Zero terdiri daripada susunan pengesan penjejak pusat, kalorimeter hermetik untuk mengukur tenaga, dan sistem pengesan muon sudut pepejal yang besar. Makmal Berkeley merancang dan membina dua kalorimeter cap akhir elektromagnetik dan juga pengesan puncak awal, komponen paling dalam dari sistem penjejakan. Pengesan pengesanan menambah kalorimeter dengan mengukur lintasan zarah. Hanya apabila pengukuran lintasan dan tenaga digabungkan, para saintis dapat mengenal pasti dan mencirikan zarah.
Walaupun menaikkan nilai pusat untuk jisim quark teratas tampaknya mengurangkan kemungkinan boson Higgs dapat ditemukan di Tevatron, ia membuka pintu yang lebih luas untuk penemuan baru dalam supersimetri, juga dikenal sebagai SUSY, lanjutan dari Model Standard yang menyatukan zarah daya dan jirim melalui kewujudan superpartner (kadang-kadang disebut sebagai "spartikel"). Supersimetri bertujuan untuk mengisi jurang yang ditinggalkan oleh Model Piawai.
"Had atau had jisim semasa yang tidak termasuk zarah supersimetri sangat sensitif terhadap jisim quark atas," kata Madaras. "Oleh kerana jisim quark teratas kini lebih tinggi, had atau batasan ini tidak begitu parah, yang meningkatkan peluang melihat zarah supersimetri di Tevatron."
Para saintis dari hampir 40 universiti AS dan 40 institusi asing menyumbang kepada analisis data yang dilaporkan dalam surat kepada Nature oleh kumpulan eksperimen D-Zero. Pengarang bersama surat Berkeley Lab selain Madaras adalah Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe, dan Daniel Whiteson.
Pengarah Fermilab Michael Witherell dalam satu kenyataan mengatakan bahawa hasil ini tidak mengakhiri kisah pengukuran ketepatan jisim quark teratas. "Dua alat pengesan collider, D-Zero dan CDF, merekam sejumlah besar data dalam Run II Tevatron. Kerjasama CDF baru-baru ini melaporkan pengukuran baru awal massa teratas berdasarkan data Run II. Ketepatan purata dunia akan bertambah jauh apabila keputusannya muktamad. Selama beberapa tahun akan datang, kedua-dua eksperimen akan membuat pengukuran yang lebih tepat bagi jisim quark teratas. "
Fermilab, seperti Berkeley Lab, dibiayai oleh Pejabat Sains Jabatan Tenaga. Sebagai tindak balas kepada surat Alam dari kumpulan D-Zero, Raymond L. Orbach, Pengarah Pejabat Sains, mengatakan: "Hasil penting ini menunjukkan bagaimana para saintis kita menerapkan teknik baru untuk data yang ada, menghasilkan anggaran baru untuk jisim boson Higgs. Kami dengan sabar menunggu pusingan seterusnya hasil dari sejumlah besar data yang dihasilkan hari ini di Fermilab Tevatron.?
Berkeley Lab adalah makmal kebangsaan Jabatan Tenaga A.S. yang terletak di Berkeley, California. Ia melakukan penyelidikan saintifik yang tidak diklasifikasikan dan dikendalikan oleh University of California. Fermilab adalah makmal kebangsaan yang dibiayai oleh Pejabat Sains Jabatan Tenaga A.S., yang dikendalikan oleh Persatuan Penyelidikan Universiti, Inc.
Sumber Asal: Siaran Berita Makmal Berkeley
