El Collider Detector en Fermilab registró colisiones de partículas de alta energía producidas por el colisionador Tevatron entre 1985 y 2011. Alrededor de 400 científicos en 54 instituciones en 23 países todavía están trabajando en la gran cantidad de datos recopilados por el experimento. Crédito:Fermilab
Después de 10 años de cuidadoso análisis y escrutinio, los científicos de la colaboración CDF en el Fermi National Accelerator Laboratory del Departamento de Energía de EE. UU. anunciaron hoy que lograron la medición más precisa hasta la fecha de la masa del bosón W, uno de los bosones de la naturaleza que transportan fuerzas. partículas Utilizando los datos recopilados por el Collider Detector en Fermilab, o CDF, los científicos ahora han determinado la masa de la partícula con una precisión del 0,01%, dos veces más precisa que la mejor medición anterior. Corresponde a medir el peso de un gorila de 800 libras a 1,5 onzas.
La nueva medición de precisión, publicada en la revista Science , permite a los científicos probar el modelo estándar de la física de partículas, el marco teórico que describe la naturaleza en su nivel más fundamental. El resultado:el nuevo valor de masa muestra tensión con el valor que obtienen los científicos utilizando entradas teóricas y experimentales en el contexto del modelo estándar.
"La cantidad de mejoras y comprobaciones adicionales que se incluyeron en nuestro resultado es enorme", dijo Ashutosh V. Kotwal de la Universidad de Duke, quien dirigió este análisis y es uno de los 400 científicos en la colaboración de la CDF. "Tuvimos en cuenta nuestra mejor comprensión de nuestro detector de partículas, así como los avances en la comprensión teórica y experimental de las interacciones del bosón W con otras partículas. Cuando finalmente revelamos el resultado, descubrimos que difería de la predicción del modelo estándar".
Si se confirma, esta medida sugiere la posible necesidad de mejoras en el cálculo del modelo estándar o extensiones del modelo.
El nuevo valor está de acuerdo con muchas mediciones anteriores de la masa del bosón W, pero también hay algunos desacuerdos. Se necesitarán mediciones futuras para arrojar más luz sobre el resultado.
El bosón W es la partícula mensajera de la fuerza nuclear débil. Es responsable de los procesos nucleares que hacen que el sol brille y las partículas se descompongan. Los científicos de la FCD están estudiando las propiedades del bosón W utilizando los datos que recopilaron en el Tevatron Collider en Fermilab. Crédito:Fermilab
"Si bien este es un resultado intrigante, la medición debe ser confirmada por otro experimento antes de que pueda interpretarse completamente", dijo el director adjunto de Fermilab, Joe Lykken.
El bosón W es una partícula mensajera de la fuerza nuclear débil. Es responsable de los procesos nucleares que hacen que el sol brille y las partículas se descompongan. Usando colisiones de partículas de alta energía producidas por el colisionador Tevatron en Fermilab, la colaboración CDF recopiló grandes cantidades de datos que contenían bosones W desde 1985 hasta 2011.
El físico de CDF Chris Hays, de la Universidad de Oxford, dijo:"La medición de CDF se realizó a lo largo de muchos años, con el valor medido oculto a los analizadores hasta que los procedimientos se analizaron por completo. Cuando descubrimos el valor, fue una sorpresa. "
La masa de un bosón W es unas 80 veces la masa de un protón, o aproximadamente 80 000 MeV/c 2 . Los investigadores de la FCD han trabajado para lograr mediciones cada vez más precisas de la masa del bosón W durante más de 20 años. El valor central y la incertidumbre de su última medición de masa es 80 433 +/- 9 MeV/c 2 . Este resultado utiliza todo el conjunto de datos recopilados del colisionador Tevatron en Fermilab. Se basa en la observación de 4,2 millones de candidatos a bosones W, aproximadamente cuatro veces el número utilizado en el análisis que la colaboración publicó en 2012.
"Muchos experimentos con colisionadores han producido mediciones de la masa del bosón W en los últimos 40 años", dijo el coportavoz de la FCD, Giorgio Chiarelli, del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear (INFN-Pisa). "Estas son mediciones desafiantes y complicadas, y han logrado una precisión cada vez mayor. Nos llevó muchos años revisar todos los detalles y las comprobaciones necesarias. Es nuestra medición más sólida hasta la fecha, y la discrepancia entre los valores medidos y esperados persiste."
La masa de un bosón W es unas 80 veces la masa de un protón, o aproximadamente 80 000 MeV/c2. Los científicos de la colaboración Collider Detector en Fermilab han logrado la medición más precisa del mundo. El valor CDF tiene una precisión del 0,01 por ciento y está de acuerdo con muchas mediciones de masa de bosones W. Muestra tensión con el valor esperado en base al Modelo Estándar de física de partículas. Las barras horizontales indican la incertidumbre de las medidas logradas por varios experimentos. Crédito:colaboración de CDF
La colaboración también comparó su resultado con el mejor valor esperado para la masa del bosón W utilizando el modelo estándar, que es 80 357 ± 6 MeV/c 2 . . Este valor se basa en cálculos de modelos estándar complejos que vinculan intrincadamente la masa del bosón W con las medidas de las masas de otras dos partículas:el quark top, descubierto en el colisionador Tevatron en Fermilab en 1995, y el bosón de Higgs, descubierto en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN en 2012.
El co-portavoz de CDF, David Toback, Texas A&M, afirmó que el resultado es una contribución importante para probar la precisión del modelo estándar. "Ahora depende de la comunidad de física teórica y otros experimentos hacer un seguimiento de esto y arrojar luz sobre este misterio", agregó. "Si la diferencia entre el valor experimental y el esperado se debe a algún tipo de nueva partícula o interacción subatómica, que es una de las posibilidades, es muy probable que sea algo que pueda descubrirse en futuros experimentos". Centrándonos en la interacción del bosón de Higgs con el quark charm
