رصيد الصورة: Berkeley Lab
في حالة سماكة الحبكة مع كشف اللغز ، أصبح بوزون هيغز أثقل للتو ، على الرغم من عدم العثور على الجسيم دون الذري. في رسالة إلى المجلة العلمية Nature ، التي نُشرت في عدد 10 يونيو 2004 ، قام تعاون دولي من العلماء العاملين في معجل Tevatron التابع لمختبر Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ، بالإبلاغ عن القياسات الأكثر دقة حتى الآن لكتلة الجزء العلوي كوارك؟ جسيم دون ذري تم العثور عليه؟ وهذا يتطلب مراجعة تصاعدية لبوزون هيغز الذي تم افتراضه منذ فترة طويلة ولكن لم يتم اكتشافه بعد.
يقول رون ماداراس ، الفيزيائي في مختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية: 'نظرًا لأن كتلة الكوارك العلوي التي نبلغ عنها أعلى قليلاً مما تم قياسه سابقًا ، فهذا يعني أن القيمة الأكثر احتمالية لكتلة هيجز أعلى أيضًا'. Lab) ، الذي يرأس المشاركة المحلية في تجربة D-Zero في Tevatron. 'كتلة هيغز الأكثر احتمالاً قد ازدادت الآن من 96 إلى 117 جيجا إلكترون فولت / ج 2'؟ GeV / c2 هي وحدة كتلة شائعة في فيزياء الجسيمات ؛ كتلة البروتون تقيس حوالي 1 GeV / c2؟ 'مما يعني أنه ربما يتجاوز حساسية التجارب الحالية ، ولكن من المحتمل جدًا العثور عليه في التجارب المستقبلية في مصادم الهادرونات الكبير الذي يتم بناؤه في CERN.'
يُطلق على بوزون هيغز الحلقة المفقودة في النموذج القياسي للجسيمات والحقول ، وهي النظرية المستخدمة 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 تيفاترون ، D-Zero و CDF ، من اكتشافه بشكل مستقل.
يعتقد العلماء أن بوزون هيغز ، الذي سمي على اسم الفيزيائي الاسكتلندي بيتر هيغز ، الذي افترض وجوده لأول مرة في عام 1964 ، هو المسؤول عن كتلة الجسيمات ، كمية المادة في الجسيم. وفقًا للنظرية ، يكتسب الجسيم كتلة من خلال تفاعله مع مجال هيغز ، والذي يُعتقد أنه ينتشر في كل الفضاء وقد تم مقارنته بدبس السكر الذي يلتصق بأي جسيم يتدحرج عبره. سيتم نقل مجال هيغز بواسطة بوزونات هيغز ، تمامًا كما يتم نقل المجال الكهرومغناطيسي بواسطة الفوتونات.
يقول ماداراس: 'في النموذج القياسي ، ترتبط كتلة بوزون هيجز بكتلة كوارك القمة ، لذا فإن القياس المحسن لكتلة الكوارك العلوي يعطي مزيدًا من المعلومات حول القيمة المحتملة لكتلة بوزون هيغز.'
وفقًا للنموذج القياسي ، في بداية الكون كان هناك ستة أنواع مختلفة من الكواركات. توجد الكواركات العلوية فقط للحظة قبل أن تتحلل إلى كوارك قاع وبوزون W ، مما يعني أن تلك التي نشأت عند ولادة الكون قد ولت منذ زمن طويل. ومع ذلك ، في Tevatron من Fermilab ، أقوى مصادم في العالم ، ينتج عن الاصطدامات بين مليارات البروتونات والبروتونات المضادة كوارك علوي عرضي. على الرغم من مظاهرها القصيرة ، يمكن اكتشاف هذه الكواركات العلوية وتمييزها من خلال تجارب D-Zero و CDF.
عند الإعلان عن نتائج D-Zero ، قال المتحدث باسم التجربة John Womersley ، 'إن تقنية التحليل التي تسمح لنا باستخراج المزيد من المعلومات من كل حدث كوارك علوي حدث في جهاز الكشف لدينا قد أسفرت عن دقة محسّنة بشكل كبير تزيد أو تقل عن 5.3 GeV / c2 في أعلى قياس للكتلة مقارنة بالقياسات السابقة. القياس الجديد يمكن مقارنته بدقة جميع قياسات كتلة كوارك القمة السابقة مجتمعة. عند دمج هذه النتيجة الجديدة مع جميع القياسات الأخرى من تجربتي D-Zero و CDF ، يصبح المتوسط العالمي الجديد للكتلة العظمى 178.0 زائد أو ناقص 4.3 GeV / c2. '
يتكون نظام الكاشف D-Zero من مصفوفة كاشف تتبع مركزية ، مسعر محكم لقياس الطاقة ، ونظام كاشف كبير للزاوية الصلبة. قام Berkeley Lab بتصميم وبناء اثنين من المسعرات الكهرومغناطيسية للغطاء النهائي وأيضًا كاشف الرأس الأولي ، وهو المكون الأعمق لنظام التتبع. تكمل أجهزة الكشف عن التتبع المسعرات عن طريق قياس مسارات الجسيمات. فقط عندما يتم الجمع بين قياسات المسار والطاقة يمكن للعلماء تحديد الجسيمات وتوصيفها.
بينما يبدو أن رفع القيمة المركزية لكتلة الكوارك العلوية يقلل من احتمالية اكتشاف بوزون هيغز في تيفاترون ، فإنه يفتح بابًا أوسع لاكتشافات جديدة في التناظر الفائق ، والمعروف أيضًا باسم SUSY ، وهو امتداد للنموذج القياسي الذي يوحد جسيمات القوة والمادة من خلال وجود الشركاء الفائقين (يشار إليهم أحيانًا باسم 'الجسيمات الصغيرة'). يسعى التناظر الفائق إلى سد الفجوات التي خلفها النموذج القياسي.
يقول ماداراس: 'إن حدود أو حدود الكتلة الحالية التي تستبعد الجسيمات فائقة التناظر حساسة جدًا لكتلة الكوارك العلوي'. 'نظرًا لأن كتلة الكوارك العلوي أعلى الآن ، فإن هذه الحدود أو الحدود ليست شديدة ، مما يزيد من فرصة رؤية جسيمات فائقة التناظر عند تيفاترون.'
ساهم علماء من حوالي 40 جامعة أمريكية و 40 مؤسسة أجنبية في تحليل البيانات الواردة في الرسالة الموجهة إلى Nature من قبل مجموعة D-Zero التجريبية. شارك في تأليف الرسالة Berkeley Lab بالإضافة إلى Madaras مارك ستروفينك وآل كلارك وتوم تريب ودانييل وايتسون.
وقال مايكل ويثيريل ، مدير فيرميلاب ، في بيان إن هذه النتائج لا تُنهي قصة القياسات الدقيقة لكتلة كوارك القمة. 'كاشفان المصادم ، D-Zero و CDF ، يسجلان كميات كبيرة من البيانات في Run II من Tevatron. أبلغ تعاون CDF مؤخرًا عن قياسات أولية جديدة للكتلة العليا بناءً على بيانات Run II. ستتحسن دقة المتوسط العالمي أكثر عندما تكون نتائجها نهائية. خلال السنوات القليلة المقبلة ، ستُجري كلتا التجربتين قياسات دقيقة بشكل متزايد لكتلة الكوارك العلوي '.
يتم تمويل Fermilab ، مثل Berkeley Lab ، من قبل وزارة الطاقة؟ s مكتب العلوم. رداً على رسالة Nature من مجموعة D-Zero ، قال ريموند إل أورباخ ، مدير مكتب العلوم: 'توضح هذه النتائج المهمة كيف يطبق علماؤنا تقنيات جديدة على البيانات الموجودة ، مما ينتج عنه تقديرات جديدة لكتلة بوزون هيغز. نحن ننتظر بفارغ الصبر الجولة التالية من النتائج من الكميات الهائلة من البيانات التي يتم إنشاؤها اليوم في Fermilab Tevatron.؟
بيركلي لاب هو مختبر وطني لوزارة الطاقة الأمريكية يقع في بيركلي ، كاليفورنيا. تقوم بإجراء بحث علمي غير مصنف وتديره جامعة كاليفورنيا. Fermilab هو مختبر وطني يموله مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، ويديره اتحاد أبحاث الجامعات ، Inc.
المصدر الأصلي: بيان صحفي بيركلي لاب
