画像クレジット：Berkeley Lab
謎が深まるにつれてプロットが肥厚する場合、亜原子粒子はまだ発見されていませんが、ヒッグス粒子は重くなっています。 2004年6月10日号に掲載された科学ジャーナルNatureへの手紙で、Fermi National Accelerator Laboratory（Fermilab）のTevatron加速器で働いている科学者の国際的な共同研究は、トップの質量の中で最も正確な測定を報告していますクォーク？発見された素粒子？そして、これには、長い間仮定されているがまだ検出されていないヒッグス粒子の上方修正が必要です。
「私たちが報告している最高のクォーク質量は以前に測定されたものよりも少し高いので、ヒッグス質量の最も可能性の高い値も高いことを意味します」と米国エネルギー省のローレンスバークレー国立研究所（バークレー）の物理学者であるロンマダラスは言います。ラボ）、テバトロンでのD-Zero実験への地元の参加を率いています。 「おそらくヒッグス質量が96から117 GeV / c2に増加した」？ GeV / c2は一般的な素粒子物理学の質量単位です。陽子の質量は約1 GeV / c2？ 「これは、おそらく現在の実験の感度を超えているが、CERNで構築されているラージハドロンコライダーでの将来の実験で見つかる可能性が非常に高いことを意味します。」
ヒッグス粒子は、粒子とフィールドの標準モデルでミッシングリンクと呼ばれています。理論は、1970年代から基礎物理学を説明するために使用されていました。 1995年まではトップクォークもありませんでしたが、Tevatronの2つの大型検出器システムであるD-ZeroとCDFで作業している実験チームは、独立してそれを発見できました。
科学者は、1964年にその存在を最初に理論化したスコットランドの物理学者ピーターヒッグスにちなんで名付けられたヒッグスボソンが、粒子の質量、つまり粒子内の物質の量に関与していると信じています。理論によれば、粒子はヒッグス場との相互作用によって質量を獲得します。これは、すべての空間に浸透すると考えられており、回転する粒子に付着する糖蜜と比較されています。電磁界が光子によって運ばれるのと同じように、ヒッグス場はヒッグスボソンによって運ばれます。
「標準モデルでは、ヒッグスボソンの質量はトップクォークの質量と相関しています」とマダラスは言います。「トップクォークの質量の測定を改善すると、ヒッグスボソンの質量の可能な値についてより多くの情報が得られます。」
標準モデルによると、宇宙の初めには6つの異なるタイプのクォークがありました。トップクォークは、ボトムクォークとWボソンに崩壊する前の瞬間にのみ存在します。つまり、宇宙の誕生時に作成されたクォークは消えてしまいます。ただし、世界で最も強力なコライダーであるフェルミラボのテバトロンでは、数十億の陽子と反陽子の間の衝突により、時々トップクォークが発生します。それらの短い外観にもかかわらず、これらのトップクォークは、D-ZeroおよびCDF実験によって検出および特性化できます。
D-Zeroの結果を発表するにあたり、実験の広報担当者John Womersley氏は次のように述べています。「検出器で発生した各トップクォークイベントからより多くの情報を抽出できる分析手法により、±5.3 GeV / c2以前の測定と比較した上部の質量測定。新しい測定は、以前のすべてのトップクォーク質量測定の精度に匹敵します。この新しい結果をD-Zero実験とCDF実験の両方からの他のすべての測定と組み合わせると、上部質量の新しい世界平均は178.0プラスまたはマイナス4.3 GeV / c2になります。
D-Zero検出器システムは、中央追跡検出器アレイ、エネルギーを測定するための密閉熱量計、および大きな立体角ミューオン検出器システムで構成されています。 Berkeley Labは、2つの電磁エンドキャップ熱量計と、追跡システムの最も内側のコンポーネントである初期頂点検出器を設計および構築しました。追跡検出器は、粒子の軌跡を測定することによって熱量計を補足します。軌道とエネルギーの測定を組み合わせた場合にのみ、科学者は粒子を識別して特徴付けることができます。
上部クォーク質量の中心値を上げると、ヒッグス粒子がテバトロンで発見される可能性が減るように見えますが、超対称性の新しい発見の広い扉を開きます。これは、SUSYとも呼ばれ、標準モデルの拡張です。スーパーパートナー（「粒子」と呼ばれることもあります）の存在によって、力と物質の粒子を結合します。超対称性は、標準モデルによって残されたギャップを埋めようとします。
「超対称粒子を除外する現在の質量制限または境界は、トップクォーク質量に非常に敏感です」とMadarasは言います。 「トップクォークの質量が高くなっているため、これらの制限または境界はそれほど厳しくなく、テバトロンで超対称粒子を見る可能性が高くなります。」
D-Zero実験グループによるNature宛ての手紙で報告されたデータ分析には、40近くの米国の大学と40の外国の機関の科学者が貢献しました。マダラスに加えてこの書簡の共著者であるバークレーラボは、マークストロビンク、アルクラーク、トムトリッペ、ダニエルホワイトソンでした。
フェルミラボディレクターのマイケルウィザーレル氏は、これらの結果はトップクォーク質量の精密測定の話を終わらせるものではないと述べた。 「2つのコライダー検出器、D-ZeroとCDFは、TevatronのRun IIで大量のデータを記録しています。 CDFのコラボレーションでは、最近、ランIIデータに基づいて、トップマスの予備的な新しい測定値が報告されました。世界平均の精度は、結果が最終的になるとさらに向上します。今後数年間で、どちらの実験でもトップクォークの質量がますます正確に測定されるようになるでしょう。」
Fermilabは、Berkeley Labと同様に、米国エネルギー省の科学局から資金提供を受けています。 D-ZeroグループからのNatureの手紙に応えて、Office of Scienceのディレクター、Raymond L. Orbachは次のように述べています。？これらの重要な結果は、私たちの科学者が新しい技術を既存のデータに適用して、ヒッグス粒子。フェルミラボテバトロンで今日生成された膨大な量のデータからの次のラウンドの結果を心待ちにしています。
バークレーラボは、カリフォルニア州バークレーにある米国エネルギー省の国立研究所です。未分類の科学研究を実施し、カリフォルニア大学が管理しています。 Fermilabは、米国エネルギー省科学局が資金を提供する国立研究所で、Universities Research Association、Inc.が運営しています。
元のソース：Berkeley Labニュースリリース
