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.