Πραγματοποιήθηκε η πρώτη μέτρηση υψηλής ακρίβειας στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) της μάζας του W μποζονίου
Σε μια εργασία η οποία δημοσιεύτηκε εχθές στον ιστότοπο European Physical Journal C, οι επιστήμονες της λεγόμενης συνεργασίας του πειράματος ATLAS αναφέρουν την πρώτη μέτρηση υψηλής ακρίβειας στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) της μάζας του Wμποζονίου . Πρόκειται για ένα από τα δύο στοιχειώδη σωματίδια που μεσολαβούν στην ασθενή αλληλεπίδραση - μία από τις δυνάμεις που διέπουν τη συμπεριφορά της ύλης στο Σύμπαν μας. Το αναφερόμενο αποτέλεσμα δίνει μια τιμή 80370 ± 19 MeV για τη μάζα του W, η οποία είναι σύμφωνη με τις προσδοκίες που είχαν οι επιστήμονες από το Καθιερωμένο Πρότυπο σωματιδιακής φυσικής, τη θεωρία που περιγράφει όλα τα γνωστά σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους.
Η μέτρηση αυτή βασίζεται σε περίπου 14 εκατομμύρια W μποζόνια που καταγράφηκαν σε ένα μόνο έτος (2011), όταν ο ΜΕΑ (LHC) λειτουργούσε με ενέργεια 7 TeV. Ταιριάζει δε και σε προηγούμενες μετρήσεις που ελήφθησαν στο LEP (Large Electron–Positron Collider), ο πρόγονος του LHC στο CERN, και στο Tevatron, πρώην κυκλικό επιταχυντή στο Εθνικό εργαστήριο - επιταχυντή σωματιδιακής φυσικής Fermilab στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα στοιχεία του οποίου κατέστησαν δυνατή τη συνεχή βελτίωση αυτής της μέτρησης τα τελευταία 20 χρόνια.
Το W μποζόνιο είναι ένα από τα βαρύτερα γνωστά σωματίδια του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψή του το 1983 έστεψε με επιτυχία το πείραμα Synchrotron Super Proton-Antiproton του CERN, που το οδήγησε στο βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1984. Αν και οι ιδιότητες του Wμποζονίου έχουν μελετηθεί για περισσότερα από 30 χρόνια, η μέτρηση της μάζας του με υψηλή ακρίβεια παραμένει μια σημαντική πρόκληση.
"Η επίτευξη μιας τέτοιας ακριβούς μέτρησης παρά τις απαιτητικές συνθήκες που επικρατούν σε έναν επιταχυντή αδρονίων όπως ο ΜΕΑ (LHC) είναι μια μεγάλη πρόκληση", δήλωσε ο συντονιστής φυσικής της συνεργασίας του πειράματος ATLAS (ATLAS Collaboration), Tancredi Carli. "Η επίτευξη παρόμοιας ακρίβειας, όπως εκείνη σημειώθηκε στο παρελθόν σε άλλους επιταχυντές, με ένα μόνο χρόνο δεδομένων στατιστικής πιθανότητας τύπου Run 1 είναι αξιοσημείωτο. Πρόκειται για μια εξαιρετικά ελπιδοφόρα ένδειξη της ικανότητάς μας να βελτιώσουμε τις γνώσεις μας για το Καθιερωμένο Πρότυπο και να αναζητήσουμε σημάδια νέας φυσικής μέσω μετρήσεων εξαιρετικής ακρίβειας ".
Το Καθιερωμένο Πρότυπο (The Standard Model) είναι πολύ ισχυρό στην πρόβλεψη της συμπεριφοράς και ορισμένων χαρακτηριστικών των στοιχειωδών σωματιδίων, και καθιστά δυνατή την εξαγωγή ορισμένων παραμέτρων από άλλες γνωστές ποσότητες. Οι μάζες του Wμποζονίου , το άνω κουάρκ και το σωματίδιο ή μποζόνιο Higgs για παράδειγμα, συνδέονται με κβαντικές φυσικές σχέσεις. Είναι επομένως πολύ σημαντικό να βελτιωθεί η ακρίβεια των μετρήσεων της μάζας του W μποζόνιου, για να κατανοηθεί καλύτερα το μποζόνιο Higgs, να βελτιωθεί το Καθιερωμένο Πρότυπο, καθώς και να δοκιμαστεί η συνολική του συνέπεια και σταθερότητα.
Είναι αξιοσημείωτο ότι η μάζα του Wμποζονίου μπορεί να προβλεφθεί σήμερα με ακρίβεια που υπερβαίνει την ακρίβεια των άμεσων μετρήσεων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αποτελεί βασικό συστατικό στην αναζήτηση μιας νέας φυσικής, καθώς οποιαδήποτε απόκλιση της μετρούμενης μάζας από την ανάλογη πρόβλεψη θα μπορούσε να αποκαλύψει νέα φαινόμενα που έρχονται σε αντίθεση με το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Η μέτρηση επίσης βασίζεται σε μια λεπτομερή βαθμονόμηση του ανιχνευτή και στη θεωρητική μοντελοποίηση της παραγωγής W μποζονίου. Αυτό επιτεύχθηκε με τη μελέτη των συμβάντων των Z μποζονίων, καθώς και με ορισμένες άλλες βοηθητικές μετρήσεις. Η πολυπλοκότητα της ανάλυσης αυτής σημαίνει ότι χρειάστηκαν σχεδόν πέντε χρόνια για να επιτευχθεί αυτό το νέο αποτέλεσμα από την ομάδα του πειράματος (ανιχνευτή) ATLAS. Περαιτέρω ανάλυση από το τεράστιο δείγμα που υπάρχει των προσφάτων διαθέσιμων δεδομένων του ΜΕΑ (LHC), θα επιτρέψει ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια στο εγγύς μέλλον.
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές
του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
Για
διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα,
γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com η
αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική
σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα
απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας
για δημοσίευση στο μπλόγκ
μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com .
Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη
στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την
συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την
πηγή του άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε
επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το
θέμα του άρθρου.