حقوق الصورة: Berkeley Lab
في حالة سماكة المؤامرة مع ظهور الغموض ، ازداد بوزون هيجز للتو ، على الرغم من أنه لم يتم العثور على الجسيمات دون الذرية. في رسالة إلى المجلة العلمية Nature ، المنشورة في عدد 10 يونيو 2004 ، تعاون دولي من العلماء الذين يعملون في مسرع Tevatron لمختبر Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ، أبلغوا عن القياسات الأكثر دقة حتى الآن لكتلة القمة كوارك؟ تم العثور على جسيم دون ذري؟ وهذا يتطلب مراجعة تصاعدية لبوزون هيجز الذي يفترض منذ فترة طويلة ولكن لم يتم اكتشافه بعد.
يقول رون ماداراس ، الفيزيائي في مختبر لورنس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (بيركلي): "نظرًا لأن كتلة الكوارك الأعلى التي نبلغ عنها أعلى قليلاً مما تم قياسه سابقًا ، فهذا يعني أن القيمة الأكثر احتمالية لكتلة هيجز هي أيضًا أعلى". Lab) ، الذي يرأس المشاركة المحلية في تجربة D-Zero في Tevatron. "تم زيادة كتلة هيغز الآن على الأرجح من 96 إلى 117 GeV / c2"؟ GeV / c2 وحدة فيزياء الجسيمات الشائعة للكتلة. كتلة البروتون يقيس حوالي 1 GeV / c2؟ "مما يعني أنه ربما يتجاوز حساسية التجارب الحالية ، ولكن من المرجح جدًا العثور عليه في التجارب المستقبلية في Large Hadron Collider التي يتم بناؤها في CERN".
يُطلق على بوزون هيجز الرابط المفقود في النموذج القياسي للجسيمات والحقول ، وهي النظرية التي تم استخدامها لشرح الفيزياء الأساسية منذ السبعينيات. قبل عام 1995 ، كان الكوارك العلوي مفقودًا أيضًا ، ولكن بعد ذلك تمكنت الفرق التجريبية التي تعمل في نظامي الكشف الكبيرين في Tevatron ، D-Zero و CDF ، من اكتشافه بشكل مستقل.
يعتقد العلماء أن بوزون هيجز ، الذي سمي باسم الفيزيائي الاسكتلندي بيتر هيجز ، الذي افترض وجوده لأول مرة في عام 1964 ، مسؤول عن كتلة الجسيمات ، كمية المادة في الجسيم. وفقًا للنظرية ، يكتسب الجسيم الكتلة من خلال تفاعله مع مجال هيجز ، الذي يُعتقد أنه يتغلغل في كل الفضاء وقد تم مقارنته مع دبس السكر الذي يلتصق بأي جسيم يمر عبره. سيحمل بوزونات هيجز حقل هيجز ، تمامًا كما يحمل الفوتونات المجال الكهرومغناطيسي.
تقول ماداراس: "في النموذج القياسي ، ترتبط كتلة بوزون هيجز بكتلة الكوارك العلوي ، لذا فإن القياس المحسن لكتلة الكوارك العلوي يعطي مزيدًا من المعلومات حول القيمة المحتملة لكتلة بوزون هيجز".
وفقا للنموذج القياسي ، في بداية الكون كان هناك ستة أنواع مختلفة من الكواركات. توجد الكواركات العلوية للحظة فقط قبل أن تتحلل إلى كوارك سفلي وبوزون دبليو ، مما يعني أن تلك التي تم إنشاؤها عند ولادة الكون قد ولت منذ فترة طويلة. ومع ذلك ، في تيفاترون من Fermilab ، أقوى مصادم في العالم ، فإن الاصطدامات بين مليارات البروتونات والبروتونات المضادة تؤدي إلى وجود كوارك عرضي. على الرغم من مظاهرها القصيرة ، يمكن اكتشاف هذه الكواركات العلوية وتميزها بتجارب D-Zero و CDF.
عند الإعلان عن نتائج D-Zero ، قال المتحدث بإسم التجربة جون وومرسلي ، "إن تقنية التحليل التي تسمح لنا باستخراج مزيد من المعلومات من كل حدث كوارك كبير حدث في جهاز الكشف الخاص بنا قد أسفرت عن دقة محسنة بشكل كبير من 5.3 أو أقل من GeV / c2 في قياس الكتلة الأعلى مقارنة بالقياسات السابقة. يمكن مقارنة القياس الجديد بدقة جميع قياسات كتلة الكوارك العلوي السابقة التي تم تجميعها معًا. عندما يتم دمج هذه النتيجة الجديدة مع جميع القياسات الأخرى من كل من تجارب D-Zero و CDF ، يصبح المتوسط العالمي الجديد للكتلة العلوية 178.0 زائد أو ناقص 4.3 GeV / c2 ".
يتكون نظام كاشف D-Zero من مصفوفة تتبع مركزية ، ومقياس سعرات حراري محكم لقياس الطاقة ، ونظام كبير للكشف عن الميونات ذات الزاوية الصلبة. صمم مختبر Berkeley وبنى مقياسي السعرات الكهرومغناطيسية للغطاء النهائي ، وكذلك كاشف الذروة الأولي ، المكون الأعمق لنظام التتبع. مكشافات التتبع تكمل مقاييس السعرات الحرارية عن طريق قياس مسارات الجسيمات. فقط عندما يتم الجمع بين قياسات المسار والطاقة يمكن للعلماء تحديد وتوصيف الجسيمات.
في حين أن رفع القيمة المركزية لكتلة الكوارك الأعلى يبدو أنه يقلل من إمكانية اكتشاف بوزون هيجز في تيفاترون ، فإنه يفتح بابًا أوسع للاكتشافات الجديدة في التناظر الفائق ، والمعروف أيضًا باسم SUSY ، وهو امتداد للنموذج القياسي الذي يوحد جزيئات القوة والمادة من خلال وجود شركاء فائقين (يشار إليهم أحيانًا باسم "الجسيمات"). يسعى التناظر الفائق إلى سد الفجوات التي خلفها النموذج القياسي.
تقول ماداراس: "إن حدود الكتلة الحالية أو الحدود التي تستبعد الجزيئات الفائقة التناظر حساسة جدًا لكتلة الكوارك العلوي". "بما أن كتلة الكوارك الأعلى هي الآن أعلى ، فإن هذه الحدود أو الحدود ليست شديدة ، مما يزيد من فرصة رؤية جسيمات فوق التناظرية في تيفاترون."
ساهم علماء من ما يقرب من 40 جامعة أمريكية و 40 مؤسسة أجنبية في تحليل البيانات التي تم الإبلاغ عنها في الرسالة إلى Nature بواسطة مجموعة D-Zero التجريبية. شارك مؤلفو الرسالة في Berkeley Lab ، بالإضافة إلى Madaras ، في كل من Mark Strovink و Al Clark و Tom Trippe و Daniel Whiteson.
قال مدير فيرميلاب مايكل ويذرل في بيان إن هذه النتائج لا تنهي قصة القياسات الدقيقة لكتلة الكوارك الأعلى. يسجل جهازا الكشف عن المصادمين D-Zero و CDF كميات كبيرة من البيانات في المرحلة الثانية من Tevatron. أفاد تعاون CDF مؤخرًا عن قياسات أولية جديدة للكتلة العلوية بناءً على بيانات Run II. ستتحسن دقة المتوسط العالمي بشكل أكبر عندما تكون نتائجها نهائية. على مدى السنوات القليلة المقبلة ، ستقوم كلتا التجربتين بإجراء قياسات دقيقة بشكل متزايد لكتلة الكوارك الأعلى ".
تمول فيرميلاب ، مثل بيركلي لاب ، من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. رداً على رسالة Nature من مجموعة D-Zero ، قال ريمون إل أورباخ ، مدير مكتب العلوم:؟ تُظهر هذه النتائج الهامة كيف يطبق علماءنا تقنيات جديدة على البيانات الموجودة ، مما ينتج تقديرات جديدة لكتلة بوزون هيجز. نحن ننتظر بفارغ الصبر الجولة القادمة من النتائج من الكميات الهائلة من البيانات التي يتم إنشاؤها اليوم في Fermilab Tevatron.؟
مختبر بيركلي هو مختبر وطني تابع لوزارة الطاقة الأمريكية يقع في بيركلي ، كاليفورنيا. وهي تجري بحثًا علميًا غير مصنف وتديره جامعة كاليفورنيا. Fermilab هو مختبر وطني يموله مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، تديره جمعية أبحاث الجامعات ، Inc.
المصدر الأصلي: نشرة Berkeley Lab الإخبارية
