noviembre 29, 2022

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Los físicos están eufóricos con la nueva medición de W Boson.

Los físicos están eufóricos con la nueva medición de W Boson.

Trabajadores del colisionador de partículas del Fermilab.

Un equipo de cientos de científicos ha medido con precisión la masa del bosón W, una partícula elemental responsable de la fuerza nuclear débil. Los investigadores encontraron, para su sorpresa, que El bosón es más masivo de lo esperado. Forma estándar En física de partículas, la teoría de trabajo que describe muchas de las fuerzas fundamentales del universo.

El nuevo valor fue extraído de 10 años de experiencias y cálculos por parte de 400 investigadores en 54 instituciones diferentes alrededor del mundo, un esfuerzo increíble. Todos los datos se recopilaron de experimentos en cuatro pisos, 4500-montones detector colisionador (CDF-II para abreviar) en el Acelerador Tevatron de Fermilab cerca de Chicago, Illinois.

La colaboración de CDF encontró el grupo W. La masa del bosón es 80.433 +/- 9 MeV/c^2, que es un número Casi el doble de la precisión de su medición anterior colectivo. Para tener una idea de la escala, la nueva medida coloca al bosón W alrededor de 80 veces la masa del protón. resultados del equipo publicado Hoy en la ciencia.

«La verdad es que lo que sucedió aquí es la cantidad de veces que suceden cosas en la ciencia. Observamos el número, David Tobak, físico de Texas A&M University y portavoz de CDF Collaboration, dijo en una videollamada. «Se podía ver que solo estaba lavando a la gente. Estaba tranquilo. No sabíamos qué hacer con eso».

“Nos sorprendió muy gratamente [with the result]Escribió Ashutosh Kotwal, físico de la Universidad de Duke y miembro de la Colaboración CDF, en un correo electrónico. «Estábamos tan centrados en la precisión y la solidez de nuestro análisis que el valor en sí fue una sorpresa maravillosa».

El bosón W está relacionado con Energía nuclear débiluna reacción primaria responsable de un tipo de desintegración radiactiva y fusión nuclear que ocurre en las estrellas. No se preocupe, el bosón tiene una masa muy diferente a la esperada, no significa que hayamos entendido mal cosas como la fusión nuclear, pero sí significa que todavía hay mucho que no entendemos sobre las partículas que componen el universo y cómo interactúan.

Un gráfico que muestra el resultado exacto del último experimento.

«El modelo estándar es lo mejor que tenemos para la física de partículas. Es increíblemente bueno. El problema es que sabemos que estamos equivocados”, dijo Tupac. Hacer el modelo estándar correctamente, lo que podría darnos una idea de lo que es más correcto. ?«

El modelo estándar predice un valor para la masa de un bosón W, un valor que el equipo buscó desafiar con una calificación de 4 Un millón de bosones de filtro producidos por colisiones entre protones y antiprotones en Fermilab. Su resultado fue más alto que las predicciones del modelo estándar. siete grandes desviaciones estandar. Kotwal, quien publicó cinco Mediciones cada vez más precisas de la masa de la partícula en los últimos 28 años, dijo, «tLas probabilidades de aumentar las siete desviaciones estándar son de suerte estadística de menos de 1 en mil millones”.

Tupac comparó la medida con medir un gorila que pesa 800 libras en una onza de su peso real. Al igual que con muchos experimentos científicos, particularmente en la física de partículas, donde las masas son muy pequeñas, los investigadores cegaron sus resultados para asegurarse de que los cálculos no se vieran afectados por las expectativas o esperanzas del equipo de investigación.

Pero ahora, con una medida muy precisa que es muy diferente a la anterior, mínimo Según estimaciones, los físicos tienen la poco envidiable tarea de descubrir qué no es el modelo estándar. Ciertamente, no es la primera vez que la física subatómica ha demostrado ser diferente de las mejores conjeturas de la humanidad. pasado abrilMuon g-2 Collaboration encontró evidencia adicional de que las propiedades de MYUN (otra partícula subatómica) puede no estar de acuerdo con las predicciones del modelo estándar. Y dos de los hechos más importantes del universo, la gravedad y la materia oscura, son Famoso que la modelo no explicó.

Un trabajador mira el enorme detector.

El detector colisionador Fermilab de 4.500 toneladas.
Foto: © Corbis / Corbis (imágenes falsas)

«Para descubrir cuál podría ser la teoría más fundamental, es importante encontrar fenómenos que no puedan ser explicados por [Standard Model]», Por correo electrónico Claudio Campaniari, físico de la Universidad de California-Santa Bárbara no está afiliado al último estudio.. En otras palabras, los fenómenos en los que el [Standard Model] La aproximación se derrumba.” Campagmari Co-escrito por Artículo de puntos de vista Sobre La nueva medida.

Hay ensayos preparados para hacer esto; ellos van a Investigue las implicaciones del descubrimiento de hoy a través de varios experimentos de colisión. Los resultados de ATLAS aún están por llegar y Solenoide compacto Muon (CMS)dos detectores en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (los dos detectores responsables de Descubriendo el bosón de Higgs Desde hace 10 años). y el gran luz alta Colisionador de Hadrones-ese Desarrollo quien – cual El número de posibles colisiones aumentará en un factor de 10– También impulsará Oportunidades Ver nuevas partículas convincentes cuando se completen en 2027.

Las colisiones CDF fueron entre protones y antiprotones, mientras que las grandes hadrón colisionador Se produce la colisión de un protón y un protón. Kotwal dijo que si los humanos construyeran un colisionador de electrones y positrones, Permitirá mediciones precisas y buscará grandes procesos raros. hadrón colisionador no se puede producir.

Como dijo Martijn Mulders, un físico del CERN que coescribió el artículo de Perspectives, En un correo electrónico, los físicos adoptarán un enfoque doble para probar el modelo: medir partículas conocidas (como el bosón W) con mayor precisión, así como descubrir partículas completamente nuevas. nuevas partículas A menudo se encuentran cazando «cazando».: examinando el ruido de perforación subatómico de Mush para ver qué se generó inesperadamente.

El acelerador Tevatron se cerró en 2011, justo después de que terminara la colaboración experimental. Así que el resultado de hoy es el más allá para el instrumento histórico y una gran W para el equipo y la física de partículas en su conjunto.

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