A medição mais precisa da massa do bóson W se desvia do modelo padrão

Após 10 anos de análise e validação múltipla, pesquisadores do projeto colaborativo CDF liderado pelo Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) anunciou que eles têm as medidas mais precisas da massa do Bósons W, o portador de uma das quatro interações físicas fundamentais. Os resultados sugerem que o modelo padrão deve ser melhorado ou ampliado.

Conhecemos as quatro interações físicas básicas: Gravidade, fraqueza, eletromagnético e forte interação. O W-Boson é o portador da interação fraca. Com base em dados de Detector de Colisor no Fermilab (CDF), os cientistas do Fermilab determinaram a massa do bóson W com uma precisão de 0,01%. A medição é duas vezes mais precisa do que antes. Uma vez estabelecido, os cientistas usaram o novo valor para testar o modelo padrão.

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Fizemos um grande número de correções e verificações adicionais. Ao fazê-lo, temos a nossa melhor compreensão do detector de partículas em si, bem como avanços na compreensão teórica e experimental da interação do Bósons W com outras partículas consideradas. Quando finalmente fizemos todos os cálculos, descobrimos que eles se desviaram das previsões do Modelo Padrão", diz Ashutosh V. Kotwal, da Duke University, que liderou o grupo que realizou os cálculos. Ele é um dos 400 cientistas que trabalham no Cooperação CDF trabalhar juntos.

As novas medições concordam em muitos aspectos com as medições anteriores w bósonconcordam, mas se desviam deles em vários aspectos. Portanto, mais investigações são necessárias. Estes são resultados muito intrigantes, mas eles precisam ser confirmados por outros experimentos para explicá-los completamente, diz o Diretor Associado do Fermilab, Joe Lykken.

O bóson W, portador da interação fraca, é responsável, entre outras coisas, pelos processos que fazem o sol brilhar e fazem com que as partículas se decomponham. O Fermilab, que é muito valioso para a ciência acelerador Tevatron tem uma enorme quantidade de dados coletados entre 1985 e 2011. As medições de CDF foram realizadas ao longo de muitos anos. Os resultados dessas medições estavam ocultos nos dados que precisavam ser analisados ​​em detalhes. Quando finalmente os conseguimos, ficamos surpresos, diz o físico da Universidade de Oxford, Chris Hays.

A massa de O bóson W é cerca de 80 vezes maior que o do próton e é de cerca de 80.000 MeV/c2. Os cientistas do Fermilab já especificaram o método. Graças ao trabalho deles, agora sabemos que é 80 ± 433 MeV/c9. Este resultado é baseado em pesquisas de 4,2 milhões de bósons Wn realizado no Fermilab.

Nos últimos 40 anos, experimentos em vários aceleradores tornaram possível estudar a Bósons W permite. Estas são medições muito difíceis e complexas que estão sendo constantemente refinadas. Nosso trabalho durou muitos anos. Fizemos as medições mais precisas, para que pudéssemos concluir que há uma discrepância entre o valor medido e o valor esperado", disse o porta-voz da colaboração CDF, Giogrio Chiarelli, do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália.

O cálculo mais preciso da massa do Bósons W baseado no Modelo Padrão - aqueles baseados em medidas das massas do quark top e do Bósons de Higgs - dá um resultado de 80 357 ± 6 MeV/c2. Portanto, a diferença entre os cálculos teóricos e as medições realizadas é óbvia. Agora, os autores de outros experimentos e físicos teóricos devem tentar explicá-los. Se a diferença entre os resultados experimentais e os cálculos teóricos se deve à presença de uma nova interação - e esta é apenas uma possibilidade - então experimentos futuros devem revelá-la.