Ilmu Ilmu Baru

untuk Indonesia tercinta

Perburuan Higgs boson: Massa top quark mempersempit lingkup pencarian

Riset baru partikel berenergi tinggi oleh sebuah tim dengan data dari Fermi National Accelerator Laboratory telah makin mempertinggi ketidakpastian sifat alamiah sebenarnya dari suatu komponen kunci teori fisika modern – partikel dasar massif yang disebut Higgs boson.

Analisis data dari tabrakan partikel yang menghasilkan dua lepton membantu memperbaiki pengukuran massa partikel subatomik berat lainnya yang disebut top quark, kata fisikawan Robert Kehoe di Southern Methodist University, pemimpin tim yang menghitung pengukuran. Memperbaiki pengukuran massa top quark membawa kita kepada sifat dasar Higgs, kata Kehoe, seorang asisten profesor di SMU’s Department of Physics.

Higgs dipostulasikan pada tahun 1960an untuk membantu menjelaskan bagaimana elemen-elemen dasar alam semesta menyesuaikan diri bersama dan saling berinteraksi. Higgs bertanggung jawab terhadap fenomena yang dikenal dengan mekanisme Higgs, yang memberi massa pada partikel-partikel dasar. Fisikawan telah mencari selama lebih dari 4 dekade untuk mengamati Higgs yang sampai saat ini belum pernah terlihat. Sekarang mereka berharap Higgs akan teramati dalam beberapa tahun ke depan sejak data mulai mengalir dari aselerator partikel berenergi tinggi terbaru dan terbesar di dunia, CERN Large Hadron Collider, di dekat Geneva, Switzerland.

Para fisikawan berteori bahwa top quark – karena massanya yang bisa diukur – sensitif terhadap Higgs dan oleh karena itu mungkin menunjuk kepadanya. Teori yang mengetahui massa top quark mempersempit rentang dimana Higgs akan terdeteksi di tabrakan CERN’s LHC. Top quark adalah salah satu dari 16 spesies partikel subatomik yang telah diobservasi para fisikawan. Top quark diprediksi pada tahun 1970an dan terobservasi pada tahun 1995. Ketepatan pengukuran yang meningkat dari massanya telah dicapai hampir setiap tahun dan fisikawan secara dekat mengamati pengukuran tambahan dari top quark.

Analisis dua lepton oleh Kehoe dan peneliti post doktoral SMU Peter Renkel memeriksa data yang diperoleh selama 4 tahun selama tabrakan-tabrakan energi tinggi di Fermilab, suatu Department of Energy proton-antiproton collider di Batavia, Ill. Analisis dua lepton adalah satu dari hampir selusin analisis massa top quark pada suatu eksperimen Fermilab yang disebut dengan DZero. Eksperimen DZero melibatkan 500 fisikawan dan merupakan satu dari dua eksperimen besar Fermilab yang merupakan kolaborasi para ilmuwan. Massa top quark pertama kali diamati secara bersama-sama oleh dua eksperimen ini. Beberapa pengukuran massa top quark dari dua eksperimen ini dikombinasikan menjadi suatu nilai “rata-rata dunia”.

Analisis dua lepton berkontribusi dalam pengukuran “rata-rata dunia” terakhir. Analisis tersebut melihat partikel-partikel yang dihasilkan dari tabrakan proton yang terbelah dan terpisah. Peristiwa ini sangat jarang, dan detektor tidak dapat melihat dua partikel “hantu” yang penting – neutrino – yang dihasilkan dari tabrakan. Namun, dua lepton merupakan peristiwa yang terukur dengan baik dan tidak terlihat di tabrakan “background” lain dimana top quark tidak dihasilkan. Ini memberi peluang bagi tercapainya perbaikan yang cepat dari ketepatan pengukuran.

Riset dua lepton dipublikasikan November di artikel “Measurement of the top quark mass in final states with two leptons” in Physical Review D, jurnal partikel, bidang, gravitasi dan kosmologi American Physical Society. Fisikawan-fisikawan SMU berkolaborasi dengan ilmuwan-ilmuwan Boston University. Porsi kerja SMU didanai Department of Energy.

“Rata-rata dunia” baru sangat tepat sehingga membatasi lebih ketat dari sebelumnya range pengukuran yang dimungkinkan bagi massa Higgs, kata Kehoe. Jika Higgs benar-benar terbukti berbeda dengan yang saat ini diharapkan, para fisikawan mungkin harus mengerjakan ulang dasar teori yang telah lama dipakai, yang dikenal sebagai Standard Model. Para ilmuwan di seluruh dunia mengharapkan pengesahan Standard Model – yang bekerja dengan baik selama lebih dari 30 tahun menjelaskan semuanya dari radioaktivitas dan chip komputer – dengan pengamatan sungguh-sungguh terhadap Higgs.

“hasil-hasil baru ini mungkin suatu indikasi bahwa Higgs boson mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari yang diindikasikan Standard Model,” kata Kehoe. “Sangatlah sulit untuk membuat teori tanpa mekanisme yang menirukan dengan relatif baik mekanisme Higgs. Tetapi jika penyebab yang mendasari mekanisme ini secara signifikan berbeda, maka akan berdampak besar bagi dasar Standar Model. Mungkin menunjuk pada suatu yang lebih dalam daripada Higgs boson standar sekarang, dan ini sangat menarik.”

Pengukuran nilai massa top quark mungkin bahkan menjadi melampaui batas Higgs standar. Ini mungkin akan menunjukkan bahwa pemahaman kita saat ini tentang Higgs tidak benar, katanya.

Jika Higgs tidak menunjukkan dimana batasnya, pengukuran top quark bisa memaksakan pertimbangan kemungkinan teori baru yang terletak diluar Standar Model sekarang ini, kata Kshoe.

Pengukuran sebelumnya meletakkan top quark pada massa yang hampir sama dengan atom emas. Pengukuran “rata-rata dunia” baru sekitar 186 kali massa proton. Sementara nilai tersebut berubah hanya sedikit dari pengukuran sebelumnya, persentase eror pengukuran secara progresif lebih kecil, dalam hal ini kurang dari 1%.

“Jika kita membuat prediksi yang tepat dimana Higgs dan ternyata tidak disana, maka sesuatu telah salah. Kami baru saja menemukan kesalahan besar pada model,” kata Kehoe, yang bekerja selama 16 tahun fokus pada top quark, termasuk sebagai mahasiswa yang bekerja pada DZero. “Itu akan mengatakan kepada kita bahwa model tersebut terlalu menyederhanakan dan bahwa realitanya jauh lebih rumit.”

More information: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.80.092006

Source: Southern Methodist University (web)

Iklan

Desember 16, 2009 - Posted by | FISIKA | , , , , ,

Belum ada komentar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: