Large Hadron Collider วัดมวลของ Top Quark ด้วยความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบได้

มวลของ Top Quark

การทำงานร่วมกันของ CMS ที่ Large Hadron Collider วัดมวลของท็อปควาร์กด้วยความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบได้ เครดิต: CERN

ความรู้ที่แม่นยำของมวลท็อปควาร์กมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจโลกของเราในขนาดที่เล็กที่สุด

การทำงานร่วมกันของ CMS ที่ Large Hadron Collider (LHC) ได้ดำเนินการวัดมวลของท็อปควาร์กที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมา ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่หนักที่สุดที่รู้จัก ผลลัพธ์ CMS ล่าสุดจะประมาณค่ามวลของท็อปควาร์กด้วยค่า an ความแม่นยำ ประมาณ 0.22% ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นอย่างมากมาจากวิธีการวิเคราะห์ใหม่และขั้นตอนที่ได้รับการปรับปรุง เพื่อรักษาความไม่แน่นอนต่างๆ ในการวัดอย่างต่อเนื่องและพร้อมกัน

ความรู้ที่แม่นยำของมวลท็อปควาร์กมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจโลกของเราในขนาดที่เล็กที่สุด การรู้อนุภาคมูลฐานที่หนักที่สุดนี้อย่างละเอียดถี่ถ้วนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากจะช่วยให้สามารถทดสอบความสอดคล้องภายในของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของอนุภาคมูลฐานทั้งหมด ที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน

ลายเซ็นคลาสสิกของ Top Quark Pair

ลายเซ็นแบบคลาสสิกของคู่ท๊อปควาร์กที่เกิดขึ้นจากการชนกันของ LHC คือสี่เจ็ต (กรวยสีเหลือง) หนึ่งมิวออน (เส้นสีแดงที่เครื่องตรวจจับมิวออน CMS ตรวจพบเช่นกันว่าเป็นกล่องสีแดง) และพลังงานที่หายไปจากนิวตริโน (ลูกศรสีชมพู) เครดิต: CERN

ตัวอย่างเช่น หากทราบมวลของ W boson และ Higgs boson อย่างแม่นยำ แบบจำลองมาตรฐานสามารถทำนายมวลของท็อปควาร์กได้ ในทำนองเดียวกัน การใช้มวลท็อปควาร์กและมวลฮิกส์โบซอน สามารถทำนายมวล W-boson ได้ ที่น่าสนใจ แม้จะมีความคืบหน้าอย่างมาก คำจำกัดความของมวลตามทฤษฎี-ฟิสิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับผลกระทบของการแก้ไขควอนตัมฟิสิกส์ ก็ยังยากที่จะระบุสำหรับท็อปควาร์ก

และที่น่าสังเกตคือ ความรู้ของเราเกี่ยวกับความเสถียรของเอกภพนั้นขึ้นอยู่กับความรู้ที่รวมกันของเราเกี่ยวกับมวลของฮิกส์-โบซอนและท็อปควาร์ก เรารู้เพียงว่าเอกภพอยู่ใกล้กับสถานะที่แพร่กระจายอย่างรวดเร็วมากด้วยความแม่นยำในการวัดมวลของท็อปควาร์กในปัจจุบัน หากมวลท็อปควาร์กแตกต่างกันเล็กน้อย เอกภพจะมีเสถียรภาพน้อยลงในระยะยาว และอาจหายไปในที่สุดในเหตุการณ์รุนแรงที่คล้ายคลึงกัน บิ๊กแบง.

ในการทำการวัดมวลท็อปควาร์กครั้งล่าสุดโดยใช้ข้อมูลจากการชนกันของโปรตอน-โปรตอน LHC ที่รวบรวมโดยเครื่องตรวจจับ CMS ในปี 2559 ทีมงาน CMS ได้วัดคุณสมบัติที่แตกต่างกันห้าประการของเหตุการณ์การชนซึ่งมีการสร้างท็อปควาร์กคู่หนึ่งแทน สูงสุดสามคุณสมบัติที่วัดในการวิเคราะห์ครั้งก่อน คุณสมบัติเหล่านี้ขึ้นอยู่กับมวลของท็อปควาร์ก

นอกจากนี้ ทีมงานได้ดำเนินการสอบเทียบข้อมูล CMS ที่แม่นยำที่สุด และได้รับความเข้าใจในเชิงลึกเกี่ยวกับความไม่แน่นอนทางทฤษฎีและการทดลองที่เหลืออยู่ และการพึ่งพาซึ่งกันและกัน ด้วยวิธีที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ ความไม่แน่นอนทั้งหมดเหล่านี้ยังถูกดึงออกมาในระหว่างความพอดีทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดค่าสุดท้ายของมวลท็อปควาร์ก และนี่หมายความว่าความไม่แน่นอนบางอย่างสามารถประมาณได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ผลลัพธ์ 171.77±0.38 GeV สอดคล้องกับการวัดครั้งก่อนและการทำนายจากแบบจำลองมาตรฐาน

การทำงานร่วมกันของ CMS ได้ก้าวกระโดดครั้งสำคัญด้วยวิธีการใหม่นี้ในการวัดมวลของท็อปควาร์ก การรักษาความไม่แน่นอนทางสถิติที่ทันสมัยและการใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมได้ปรับปรุงการวัดผลอย่างมากมาย คาดว่าจะมีขั้นตอนใหญ่อีกขั้นเมื่อนำแนวทางใหม่นี้ไปใช้กับชุดข้อมูลที่ครอบคลุมมากขึ้นซึ่งบันทึกโดยเครื่องตรวจจับ CMS ในปี 2560 และ 2561

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*