Crédito de imagen: Berkeley Lab
En el caso de que la trama se espese a medida que se desarrolla el misterio, el bosón de Higgs se ha vuelto más pesado, a pesar de que la partícula subatómica aún no se ha encontrado. En una carta a la revista científica Nature, publicada en la edición del 10 de junio de 2004, una colaboración internacional de científicos que trabajan en el acelerador Tevatron del Laboratorio Nacional de Aceleradores de Fermi (Fermilab), informa las mediciones más precisas hasta ahora para la masa de la parte superior quark? una partícula subatómica que se ha encontrado? y esto requiere una revisión al alza para el bosón de Higgs postulado durante mucho tiempo pero aún no detectado.
"Dado que la masa del quark top que informamos es un poco más alta que la medida previamente, significa que el valor más probable de la masa de Higgs también es mayor", dice Ron Madaras, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos (Berkeley Lab), quien encabeza la participación local en el experimento D-Zero en el Tevatron. "¿La masa de Higgs más probable ahora ha aumentado de 96 a 117 GeV / c2"? GeV / c2 es una unidad de masa de física de partículas común; La masa del protón mide aproximadamente 1 GeV / c2? "Lo que significa que probablemente esté más allá de la sensibilidad de los experimentos actuales, pero es muy probable que se encuentre en futuros experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones que se está construyendo en el CERN".
El bosón de Higgs ha sido llamado el eslabón perdido en el Modelo Estándar de Partículas y Campos, la teoría que se ha utilizado para explicar la física fundamental desde la década de 1970. Antes de 1995 también faltaba el quark top, pero luego los equipos experimentales que trabajan en los dos grandes sistemas de detección de Tevatron, D-Zero y CDF, pudieron descubrirlo de forma independiente.
Los científicos creen que el bosón de Higgs, llamado así por el físico escocés Peter Higgs, quien teorizó por primera vez su existencia en 1964, es responsable de la masa de partículas, la cantidad de materia en una partícula. Según la teoría, una partícula adquiere masa a través de su interacción con el campo de Higgs, que se cree que impregna todo el espacio y se ha comparado con la melaza que se adhiere a cualquier partícula que lo atraviese. El campo de Higgs sería transportado por los bosones de Higgs, al igual que el campo electromagnético es transportado por los fotones.
"En el modelo estándar, la masa del bosón de Higgs está correlacionada con la masa del quark superior", dice Madaras, "por lo que una medición mejorada de la masa del quark superior proporciona más información sobre el posible valor de la masa del bosón de Higgs".
Según el modelo estándar, al comienzo del universo había seis tipos diferentes de quarks. Los quarks superiores existen solo por un instante antes de descomponerse en un quark inferior y un bosón W, lo que significa que los creados en el nacimiento del universo se han ido. Sin embargo, en Tevatron de Fermilab, el colisionador más poderoso del mundo, las colisiones entre miles de millones de protones y antiprotones producen un quark top ocasional. A pesar de su breve aparición, estos quarks superiores pueden detectarse y caracterizarse por los experimentos D-Zero y CDF.
Al anunciar los resultados de D-Zero, el cospoketero experimental John Womersley dijo: “Una técnica de análisis que nos permite extraer más información de cada evento de quark top que ocurrió en nuestro detector ha producido una precisión muy mejorada de más o menos 5.3 GeV / c2 en la medición de masa superior, en comparación con las mediciones anteriores. La nueva medición es comparable a la precisión de todas las mediciones de masa de quark top anteriores juntas. Cuando este nuevo resultado se combina con todas las demás mediciones de los experimentos D-Zero y CDF, el nuevo promedio mundial para la masa superior se convierte en 178.0 más o menos 4.3 GeV / c2 ".
El sistema de detector D-Zero consta de un conjunto de detectores de seguimiento central, un calorímetro hermético para medir energía y un gran sistema de detección de muones de ángulo sólido. Berkeley Lab diseñó y construyó los dos calorímetros electromagnéticos con tapa terminal y también el detector de vértice inicial, el componente más interno del sistema de seguimiento. Los detectores de seguimiento complementan los calorímetros al medir las trayectorias de las partículas. Solo cuando se combinan las mediciones de trayectoria y energía, los científicos pueden identificar y caracterizar las partículas.
Si bien elevar el valor central de la masa del quark top parece disminuir la posibilidad de que el bosón de Higgs pueda ser descubierto en el Tevatron, abre una puerta más amplia para nuevos descubrimientos en supersimetría, también conocida como SUSY, una extensión del Modelo Estándar que une partículas de fuerza y materia a través de la existencia de supercompañeros (a veces denominados "espartículas"). La supersimetría busca llenar los vacíos que deja el modelo estándar.
"Los límites o límites de masa actuales que excluyen las partículas supersimétricas son muy sensibles a la masa del quark top", dice Madaras. "Dado que la masa del quark top es ahora más alta, estos límites o límites no son tan severos, lo que aumenta la posibilidad de ver partículas supersimétricas en el Tevatron".
Científicos de casi 40 universidades de EE. UU. Y 40 instituciones extranjeras contribuyeron al análisis de datos reportado en la carta a Nature por el grupo experimental D-Zero. Los coautores de la carta en Berkeley Lab además de Madaras fueron Mark Strovink, Al Clark, Tom Trippe y Daniel Whiteson.
El director de Fermilab, Michael Witherell, dijo en un comunicado que estos resultados no terminan la historia de las mediciones de precisión de la masa del quark top. “Los dos detectores colisionadores, D-Zero y CDF, están registrando grandes cantidades de datos en la ejecución II del Tevatron. La colaboración de CDF ha informado recientemente sobre nuevas medidas preliminares de la masa superior basadas en los datos de Run II. La precisión del promedio mundial mejorará aún más cuando sus resultados sean finales. En los próximos años, ambos experimentos harán mediciones cada vez más precisas de la masa del quark top ".
Fermilab, como Berkeley Lab, está financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía. En respuesta a la carta de Nature del grupo D-Zero, Raymond L. Orbach, Director de la Oficina de Ciencia, dijo:? Estos importantes resultados demuestran cómo nuestros científicos están aplicando nuevas técnicas a los datos existentes, produciendo nuevas estimaciones para la masa de El bosón de Higgs. Esperamos ansiosos la próxima ronda de resultados de la gran cantidad de datos que se generan hoy en el Fermilab Tevatron.
Berkeley Lab es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. Ubicado en Berkeley, California. Realiza investigaciones científicas no clasificadas y es administrado por la Universidad de California. Fermilab es un laboratorio nacional financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU., Operado por Universities Research Association, Inc.
Fuente original: Comunicado de prensa de Berkeley Lab
