11-03-2009: Higgs massa krijgt nieuwe grenzen door precisiemeting van massa W boson

11 - 03 - 2009


Batavia, Ill./Amsterdam, 12 maart 2009 – Natuurkundigen hebben bij het Dzero experiment van het Fermi National Accelerator Laboratory de beste meting ooit in één experiment gedaan van de W boson massa. Gecombineerd met andere metingen leidt de toegenomen precisie tot een betere schatting van de mogelijke massa van het nog ontbrekende Higgs boson. Nederlandse wetenschappers werken mee aan de zoektocht het Higgs boson, zowel in de Verenigde Staten als bij de nieuwe deeltjesversneller Large Hadron Collider bij CERN.

“Het heeft heel wat bloed, zweet en tranen gekost om de detector te begrijpen op het niveau dat deze meting vereist, maar het is het zeker waard en belooft ook nog wat voor de toekomst”, zegt Sijbrand de Jong, de leider van de Nederlandse groep in Dzero.

 Het W boson is het uitwisselingsdeeltje dat hoort bij de zwakke kernkracht en heeft een sleutelpositie in het Standaard Model van de elementaire deeltjesfysica. Het W boson, dat circa 85 keer de massa van een waterstofatoom heeft, maakt radioactief bèta verval mogelijk en laat de zon schijnen.

Precisiemetingen van de W massa beperken de mogelijkheden voor de massa van het Higgs boson en mogelijke andere nog niet geobserveerde deeltjes. Het Standaard Model voorspelt het bestaan van het Higgs boson, dat aan de oorspong ligt van de massa van elementaire deeltjes. Door middel van subtiele quantumcorrecties heeft de massa van het Higgs boson in theoretische berekeningen invloed op de massa van het W boson en het top quark. Door nauwkeurige meting van de massa van het W boson kan op deze manier informatie worden verkregen over de massa van het Higgs deeltje. Verder informatie over het Higgs deeltje kan worden verkregen via de massa van het top quark dat in 1995 op Fermilab is ontdekt.

“Dit is een van de meest uitdagende precisiemetingen bij het Tevatron,” zei DZero woordvoerder Dmitri Denisov, “Het heeft vele jaren inspanning gekost van ons samenwerkingsverband om de 5.500-ton wegende detector te bouwen, de gegevens te verzamelen en reconstrueren, om tot slot deze complexe analyse uit te voeren en zo onze kennis van deze fundamentele parameter van het Standaard Model te verbeteren.“

Wetenschappers die aan het Dzero experiment werken hebben nu de W boson massa gemeten met een nauwkeurigheid van 0.05 procent. The massa is door Dzero bepaald op 80.401 +/- 0.044 GeV/c2, in meer dagelijkse eenheden (1.43328 +/- 0.00078)´10-28 kg. Het experiment presenteerde dit resultaat afgelopen zondag op de jaarlijkse conferentie over elektrozwakke interacties en geünificeerde theorieën die bekend staat als de Rencontres de Moriond.

Het DZero team bepaalde de W massa door het verval van het W boson in elektron en elektronneutrino te beschouwen. Voor deze meting was het nodig om de Dzero detector te ijken met een nauwkeurigheid van 0.03 procent, een monnikenwerk dat verscheidene jaren werk is geweest voor een grote groep wetenschappers, inclusief veel studenten en promovendi.

Sinds de ontdekking van W bosonen op het Europese laboratorium voor deeltjesfysica CERN in 1983 hebben verschillende experimenten de W massa met een steeds toenemende precisie gemeten. DZero heeft nu de beste nauwkeurigheid bereikt door de analyse van een grote hoeveelheid botsingen die met de Tevatron versneller op Fermilab zijn gemaakt.

De W massa meting is een van de belangrijke nieuwe resultaten van het DZero experiment deze maand. Minder dan een week geleden heeft het Dzero experiment de productie van ongepaarde top quarks aangekondigd. In het afgelopen jaar heeft het experiment 46 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd die gebaseerd zijn op metingen met de Dzero deeltjesdetector.

In aanvulling hierop verscheen op vrijdag 13 maart het bericht waarin de nieuwe grenzen van de Higgs massa aandacht krijgen. 


Voor de redactie

Nederlands contact voor de media:
Sijbrand de Jong, Radboud Universiteit Nijmegen en Nikhef, groepsleider van de Nederlandse Dzero groep, Tel. 06 2040 3689
Gabby Zegers, wetenschapsvoorlichter Nikhef, tel. 020-5925075

Illustraties

Achtergrondinformatie:
DZero is een internationaal experiment van ongeveer 550 fysici uit 90 universiteiten en instituten in 18 landen. Het wordt gefinancierd door het U.S. Department of Energy en National Science Foundation, en verschillende nationale instanties zoals de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) in Nederland.

Fermilab is een nationaal laboratorium gefinancierd door het Office of Science van het U.S. Department of Energy, geëxploiteerd door Fermi Research Alliance, LLC.