Des Physiciens Découvrent Une Particule Élémentaire Qui Ouvre La Voie À La Maladie De Higgs

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Les scientifiques travaillant à l'accélérateur tevatron de fermilab ont amélioré les mesures du boson w, une particule qui nous aide à comprendre la supersymétrie, les interactions entre particules, et qui aide à mieux cerner la masse de la particule de higgs.

Les physiciens du Laboratoire Fermi à Chicago ont amélioré la mesure d'une particule subatomique appelée boson W. Leur résultat ne permettra pas seulement aux physiciens de mieux comprendre les particules exotiques; elle réduit également la gamme des énergies possibles du boson de Higgs, son cousin plus flashy de W, surnommé la "particule de Dieu" dans les médias.

Pour obtenir une valeur nouvelle et améliorée pour la masse du boson W, les physiciens travaillant sur l'expérience CDF (Collider Detector at Fermilab) ont analysé les données de centaines de milliards de collisions de particules à l'intérieur du Tevatron, un accélérateur de particules de Fermilab. Le Tevatron ne joue plus au pingpong avec des particules - il a été définitivement fermé à l’automne dernier - mais cette mine de données a été réunie au cours des quatre années précédant son retrait.

L’équipe CDF a annoncé les nouveaux résultats lors d’un séminaire organisé ce matin (23 février). Il s’avère que le boson W a une énergie (également équivalente à la masse) de 80,387 milliards d’électron-volts, ou plus de 19 millions d’électron-volts (GeV), plus ou moins 19 millions d’électron-volts - une marge d'erreur plus étroite que celle qui existait auparavant.. (À titre de comparaison, un proton a une masse d'environ 0,938 GeV). Le nouveau niveau de certitude réduit les limites supérieures de la masse de Higgs de 161 GeV à 145 GeV. [Galerie: recherche du boson de Higgs]

Le porte-parole Rob Roser a expliqué comment son équipe traduisait les collisions de particules en nombres durs.

"Dans notre monde, nous entremêlons protons et antiprotons, ce qui signifie que nous entrons en collision avec trois quarks à l'intérieur les protons avec trois anti-quarks [à l'intérieur des antiprotons], et parfois cela fait un boson de W. ", a déclaré Roser à WordsSideKick.com. Les quarks sont les éléments constitutifs des protons, et les anti-quarks sont leurs équivalents d'antimatière.

Cependant, lorsque les trois quarks entrent en collision avec les trois anti-quarks, seules deux des particules - celles qui se trouvent devant, pour ainsi dire - se frottent ensemble, et les scientifiques ne connaissent donc pas toute l'histoire de la répartition de l'énergie dans l'environnement. collision. Pour résoudre ce problème, Roser a déclaré que ses collègues et lui-même devaient faire la moyenne des résultats des trillions de bombardements proton-antiproton et choisir les meilleurs événements de production de bosons W parmi le lot. Ils comparent ensuite ces événements à des modèles simulés par ordinateur de ce que pourrait être la masse en W. "Nous voyons lequel correspond le mieux."

Roser a déclaré que connaître la masse du boson W est un nombre important dans le modèle standard - l'ensemble des lois qui décrit la dynamique entre les particules subatomiques. "Il est utilisé partout dans les calculs", a déclaré Roser. Lorsque les physiciens essaient de comprendre la nature de la supersymétrie, de prouver l’existence d’une particule appelée boson Z ou de calculer leurs interactions, ils font appel à la masse de W.

La supersymétrie suggère qu’en plus de toutes les particules connues, il existe des particules partenaires supersymétriques. Appelées "sparticules", elles diffèrent de leurs partenaires "normaux" par une demi-unité de spin, l'une des caractéristiques fondamentales des particules élémentaires. [Les plus petites particules dans la nature]

"Il s'agit d'un élément important du puzzle et nous le savons mieux que jamais", a-t-il déclaré.

La masse du boson W est également utile en raison de sa relation particulière avec la particule insaisissable de Higgs. Les masses du boson W, du boson de Higgs et du soi-disant quark top, l'un des six parfums de quarks, ont une "relation linéaire", a expliqué Roser; connaître la valeur exacte de deux d'entre eux signifie que vous pouvez calculer la valeur de la troisième. La masse du quark top est connue avec une marge d'erreur de 1% et la nouvelle amélioration de la mesure de la masse du boson W a donc resserré la plage des valeurs possibles de la masse de Higgs.

Aussi connu sous le nom de "particule de Dieu", le boson de Higgs est censé générer un champ qui imprègne l'espace et imprègne de masse toute la matière de l'univers. Les physiciens sont sur la bonne voie au laboratoire du CERN en Suisse, mais cela n'a pas encore été identifié. L'équipe CDF annoncera les résultats de sa propre recherche directe de la particule de Higgs dans deux semaines.

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