Des scientifiques du Laboratoire national des accélérateurs de Fermi du Département de l'énergie ont réalisé la mesure la plus précise au monde de la masse du boson W par une seule expérience. Combinée à d'autres mesures, une meilleure compréhension de la masse du boson W rapprochera également les chercheurs de la masse de la particule de boson de Higgs insaisissable.
La particule de Higgs est une particule théorique mais encore invisible, également appelée «particule de Dieu», qui est censée donner aux autres particules leur masse. Le boson W, qui est environ 85 fois plus lourd qu'un proton, permet la désintégration radioactive bêta et fait briller le soleil.
L'annonce d'aujourd'hui marque la deuxième découverte majeure en une semaine pour la collaboration internationale DZero au Fermilab. Plus tôt cette semaine, le groupe a annoncé la production d'un seul quark top au collisionneur Tevatron du Fermilab.
DZero est une expérience internationale d'environ 550 physiciens de 90 institutions dans 18 pays. Il est soutenu par le Département américain de l'énergie, la National Science Foundation et un certain nombre d'organismes de financement internationaux. L'année dernière, la collaboration a publié 46 articles scientifiques basés sur des mesures effectuées avec le détecteur de particules DZero.
Le boson W est porteur de la faible force nucléaire et un élément clé du modèle standard des particules et forces élémentaires, qui prédit également le boson de Higgs. Sa masse exacte est cruciale pour les calculs permettant d'estimer la masse probable du boson de Higgs en étudiant ses subtils effets quantiques sur le boson W et le quark top, une particule élémentaire découverte au Fermilab en 1995.
Les scientifiques travaillant sur l'expérience DZero ont maintenant mesuré la masse du boson W avec une précision de 0,05%. La masse exacte de la particule mesurée par DZero est de 80,401 +/- 0,044 GeV / c ^ 2. La collaboration a présenté son résultat lors de la conférence annuelle sur les interactions électro-faibles et les théories unifiées, connue sous le nom de Rencontres de Moriond dimanche.
"Cette belle mesure illustre la puissance du Tevatron en tant qu'instrument de précision et signifie que le test de stress que nous avons commandé pour le modèle standard devient plus stressant et plus révélateur", a déclaré le théoricien du Fermilab Chris Quigg.
L'équipe DZero a déterminé la masse W en mesurant la désintégration des bosons W en électrons et neutrinos électroniques. La réalisation de la mesure a nécessité l'étalonnage du détecteur de particules DZero avec une précision d'environ trois centièmes de un pour cent, une tâche ardue qui a nécessité plusieurs années d'efforts de la part d'une équipe de scientifiques, y compris des étudiants.
Depuis sa découverte au laboratoire européen du CERN en 1983, de nombreuses expériences au Fermilab et au CERN ont mesuré la masse du boson W avec une précision croissante. Désormais, DZero a atteint la meilleure précision grâce à l'analyse minutieuse d'un grand échantillon de données fourni par le collisionneur de particules Tevatron au Fermilab. La cohérence du résultat DZero avec les résultats précédents témoigne de la validité des différentes techniques d'étalonnage et d'analyse utilisées.
«Il s'agit de l'une des mesures de précision les plus difficiles au Tevatron», a déclaré le co-porte-parole de DZero Dmitri Denisov, du Fermilab. «Il a fallu de nombreuses années d'efforts de notre collaboration pour construire le détecteur de 5 500 tonnes, collecter et reconstruire les données, puis effectuer l'analyse complexe pour améliorer notre connaissance de ce paramètre fondamental du modèle standard.»
Source: Fermilab
