La misura più precisa della massa del bosone W si discosta dal modello standard
Dopo 10 anni di analisi e validazioni multiple, i ricercatori del progetto collaborativo CDF guidato dal Laboratorio Nazionale Acceleratori Fermi (Femilab) ha annunciato di avere le misurazioni più accurate della massa del bosoni W, il portatore di una delle quattro interazioni fisiche fondamentali. I risultati suggeriscono che il modello standard dovrebbe essere migliorato o esteso.
Conosciamo le quattro interazioni fisiche di base: Gravitazione, debolezza, elettromagnetico , forte interazione. il w-Boson è il vettore dell'interazione debole. Sulla base dei dati di Rilevatore di collisioni al Fermilab (CDF), gli scienziati del Fermilab hanno determinato la massa del bosone W con una precisione dello 0,01%. La misurazione è doppia rispetto a prima. Una volta stabilito, gli scienziati hanno utilizzato il nuovo valore per testare il modello standard.
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Abbiamo apportato un gran numero di correzioni e controlli aggiuntivi. In tal modo, abbiamo la nostra migliore comprensione del rivelatore di particelle stessa così come i progressi nella comprensione teorica e sperimentale dell'interazione del bosoni W con altre particelle considerate. Quando alla fine abbiamo eseguito tutti i calcoli, abbiamo scoperto che si discostavano dalle previsioni del modello standard", afferma Ashutosh V. Kotwal della Duke University, che ha guidato il gruppo che ha eseguito i calcoli. È uno dei 400 scienziati che lavorano nell'ambito di Cooperazione CDF lavorare insieme.
Le nuove misurazioni concordano per molti aspetti con le misurazioni precedenti w bosonesono d'accordo, ma deviano da loro sotto diversi aspetti. Pertanto, sono necessari ulteriori accertamenti. Questi sono risultati molto intriganti, ma devono essere confermati da altri esperimenti per spiegarli completamente, afferma il direttore associato del Fermilab Joe Lykken.
Il bosone W, portatore dell'interazione debole, è responsabile, tra l'altro, dei processi che fanno splendere il sole e provocano il decadimento delle particelle. Il Fermilab, molto prezioso per la scienza Acceleratore Tevatron ha un'enorme quantità di dati raccolti tra il 1985 e il 2011. Le misurazioni CDF sono state effettuate per molti anni. I risultati di queste misurazioni erano nascosti nei dati che dovevano essere analizzati in dettaglio. Quando finalmente li abbiamo ottenuti, siamo rimasti sbalorditi, afferma il fisico dell'Università di Oxford Chris Hays.
La massa di Il bosone W è circa 80 volte più grande di quello del protone ed è di circa 80.000 MeV/c2. Gli scienziati del Fermilab hanno ora specificato il metodo. Grazie al loro lavoro, ora sappiamo che è 80 ± 433 MeV/c9. Questo risultato si basa sulla ricerca di 4,2 milioni di bosoni Wn effettuato presso il Fermilab.
Negli ultimi 40 anni, esperimenti su numerosi acceleratori hanno permesso di studiare il bosoni W consente. Si tratta di misurazioni molto difficili e complesse che vengono costantemente perfezionate. Il nostro lavoro dura da molti anni. Abbiamo effettuato le misurazioni più accurate, quindi abbiamo potuto concludere che c'è una discrepanza tra il valore misurato e quello atteso", afferma Giogrio Chiarelli, portavoce della collaborazione CDF, dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano.
Il calcolo più accurato della massa del bosoni W basati sul Modello Standard - quelli basati sulle misurazioni delle masse del quark top e del bosoni di Higgs - dà un risultato di 80 357 ± 6 MeV/c2. Quindi la differenza tra i calcoli teorici e le misurazioni effettuate è evidente. Ora gli autori di ulteriori esperimenti e i fisici teorici dovrebbero cercare di spiegarli. Se la differenza tra i risultati sperimentali ei calcoli teorici è dovuta alla presenza di una nuova interazione - e questa è solo una possibilità - allora esperimenti futuri dovrebbero rivelarla.