Después de 10 años de cuidadoso análisis y escrutinio, los científicos de la colaboración CDF en el Fermi National Accelerator Laboratory del Departamento de Energía de EE. UU. anunciaron hoy que lograron la medición más precisa hasta la fecha de la masa del bosón W, una de las fuerzas de la naturaleza-partículas portadoras. Utilizando los datos recopilados por el Collider Detector en Fermilab, o CDF, los científicos ahora han determinado la masa de la partícula con una precisión de 0.01%, dos veces más precisa que la mejor medición anterior. Corresponde a medir el peso de un 800-libra gorila a 1.5 onzas.
La nueva medida de precisión, publicada en la revista Ciencia, permite a los científicos probar el modelo estándar de la física de partículas, el marco teórico que describe la naturaleza en su nivel más fundamental. El resultado: el nuevo valor de masa muestra tensión con el valor que los científicos obtienen usando insumos experimentales y teóricos en el contexto de laModelo estandar.
"La cantidad de mejoras y comprobaciones adicionales que se incluyeron en nuestro resultado es enorme", dijo Ashutosh V. Kotwal de la Universidad de Duke, quien dirigió este análisis y es uno de los 400 científicos en la colaboración de la FCD. "Tomamos en cuenta nuestramejor comprensión de nuestro detector de partículas, así como avances en la comprensión teórica y experimental de las interacciones del bosón W con otras partículas. Cuando finalmente revelamos el resultado, descubrimos que difería de la predicción del modelo estándar".
Si se confirma, esta medida sugiere la posible necesidad de mejoras en el cálculo del modelo estándar o extensiones del modelo.
El nuevo valor está de acuerdo con muchas mediciones anteriores de la masa del bosón W, pero también hay algunos desacuerdos. Se necesitarán mediciones futuras para arrojar más luz sobre el resultado.
"Si bien este es un resultado intrigante, la medición debe ser confirmada por otro experimento antes de que pueda interpretarse completamente", dijo el director adjunto de Fermilab, Joe Lykken.
El bosón W es una partícula mensajera de la fuerza nuclear débil. Es responsable de los procesos nucleares que hacen que el sol brille y las partículas se desintegren. Usando colisiones de partículas de alta energía producidas por el colisionador Tevatron en Fermilab, la colaboración de CDF recopiló enormescantidades de datos que contienen bosones W de 1985 a 2011.
El físico de CDF Chris Hays de la Universidad de Oxford dijo: "La medición de CDF se realizó a lo largo de muchos años, con el valor medido oculto a los analizadores hasta que los procedimientos se analizaron por completo. Cuando descubrimos el valor, era unsorpresa."
La masa de un bosón W es unas 80 veces la masa de un protón, o aproximadamente 80 000 MeV/c2. Los investigadores de la FCD han trabajado para lograr mediciones cada vez más precisas de la masa del bosón W durante más de 20 años. El valor central y la incertidumbre de su última medición de masa es 80 433 +/- 9 MeV/c2. Este resultado utiliza todo el conjunto de datos recopilados del colisionador Tevatron en Fermilab. Se basa en la observación de 4,2 millones de candidatos a bosones W, aproximadamente cuatro veces el número utilizado en el análisis que la colaboración publicó en 2012.
"Muchos experimentos con colisionadores han producido mediciones de la masa del bosón W en los últimos 40 años", dijo Giorgio Chiarelli, coportavoz de la FCD, del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear INFN-Pisa. "Estas son mediciones complicadas y desafiantes, yhan logrado una precisión cada vez mayor. Nos tomó muchos años revisar todos los detalles y las comprobaciones necesarias. Es nuestra medición más sólida hasta la fecha, y la discrepancia entre los valores medidos y esperados persiste".
La colaboración también comparó su resultado con el mejor valor esperado para la masa del bosón W utilizando el modelo estándar, que es 80 357 ± 6 MeV/c2. Este valor se basa en cálculos complejos del modelo estándar que vinculan intrincadamente la masa del bosón W con las medidas de las masas de otras dos partículas: el quark top, descubierto en el colisionador Tevatron en Fermilab en 1995, y el bosón de Higgs, descubierto en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en 2012.
El coportavoz de la CDF, David Toback, Texas A&M, afirmó que el resultado es una contribución importante para probar la precisión del modelo estándar. "Ahora depende de la comunidad de física teórica y otros experimentos hacer un seguimiento de esto y arrojar luz sobre estemisterio ", agregó. "Si la diferencia entre el valor experimental y el esperado se debe a algún tipo de nueva partícula o interacción subatómica, que es una de las posibilidades, hay una buena posibilidad de que sea algo que podría descubrirse en futuros experimentos".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por DOE/Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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