Nowe pomiary w LHC

Kwark górny bez tajemnic. Znamy jego dokładną masę

Na taką wiadomość czekał cały świat, a już na pewno świat fizyki. Kwark górny został zważony i wreszcie znamy jego dokładną masę. Odkrycie to ma ogromne znaczenie dla naszego zrozumienia Modelu Standardowego.

Po trzech latach przerwy, Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) znowu zostanie uruchomiony. Nie oznacza to jednak, że naukowcy nie dokonują postępów na podstawie wcześniejszych cykli (tzw. Run-ów) pracy akceleratora. Tak jest w opisywanym przypadku.

Zespół obsługujący detektor CMS wchodzący w skład LHC dokonał najdokładniejszego jak dotąd pomiaru masy kwarka górnego, najcięższej znanej cząstki elementarnej. Została ona oszacowana z dokładnością do ok. 0,22%.

Czytaj też: Jak zbudowane są jądra atomowe? Eksperyment Marathon rzuca nowe światło na kwarki

Dokładna znajomość masy kwarka górnego ma duże znaczenie dla zrozumienia naszego świata w najmniejszej skali. Znając tę wartość, można zweryfikować poprawność założeń Modelu Standardowego, który opisuje świat przyrody w skali mikro. Od jakiegoś czasu pojawiają się sugestie, że Model Standardowy jest niedokładny i „coś” nam umyka. Masa kwarka górnego pomoże to sprawdzić.

Znając masy bozonu W i bozonu Higgsa, możemy przewidzieć masę kwarka górnego. Analogicznie, znając masę kwarka górnego i bozonu Higgsa, można przewidzieć masę bozonu W. Do tej pory jednak ustalenie masy kwarka górnego było ciężkie.

W raporcie CMS czytamy:

Aby dokonać najnowszego pomiaru masy kwarku górnego, wykorzystując dane ze zderzeń proton-proton LHC zebrane przez detektor CMS w 2016 r., zespół CMS zmierzył pięć różnych właściwości zderzeń, w których powstaje para kwarków górnych, zamiast maksymalnie trzech właściwości, które były mierzone w poprzednich analizach. Własności te zależą od masy kwarku górnego.

Fizycy zastosowali nowe nowe algorytmy i uzyskali wynik masy kwarka górnego wynoszący 171,77±0,38 GeV, który jest zgodny z przewidywaniami Modelu Standardowego.

Można się spodziewać, że nowy cykl pracy LHC pozwoli na uzyskanie jeszcze dokładniejszych danych. Co więcej, jeszcze nie wszystkie dane z pomiarów z 2017 i 2018 r. zostały przeanalizowane. Czekamy na następne przełomowe odkrycia.