Kuva hiukkastörmäyksestä ATLAS-koeasemassa

No nyt on hiukkasfyysikko hyvin iloinen: W-bosoni sai tarkan massan

Eräs jännimmistä ja tärkeimmistä alkeishiukkasista, W-bosoni, nousi kuuluisuuteen vuonna 1984, kun sen löytämisestä annettiin Nobelin palkinto. Löytö tapahtui Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNissä vuotta aikaisemmin, mutta vasta nyt, yli 30 vuotta myöhemmin, on vaakaa selvästi karsastaneen hiukkasen tarkka massa saatu selville.

W-bosonin nimi tulee sanasta weak, eli heikko, ja se puolestaan johtuu siitä, että tämä hiukkanen on fysiikan erään perusvoiman, heikon ydinvoiman välittäjähiukkanen. Heikko ydinvoima on tärkeässä osassa mm. radioaktiivisessa hajoamisessa sekä ydinfissiossa.

Kyseessä on hiukkaseksi varsin suurimassainen hiukkanen, mikä on tiedetty jo pitkään – itse asiassa teoreettisesti jo ennen hiukkasen löytämistä. Massan tarkka mittaaminen on osoittautunut erittäin vaikeaksi, mutta nyt siinä on onnistuttu: tästä kertova artikkeli ilmestyi eilen European Physical Journal C -julkaisussa.

Massa on 80370±19 MeV ja se onnistuttiin määrittämään CERNin LHC-hiukkaskiihdyttimen ATLAS-koeaseman tekemien havaintojen perusteella. 

Fyysikot voivat paitsi olla iloisia lukuarvon saamisesta selville näin tarkasti, niin myös siitä, että luku on hyvin tarkalleen se, mitä hiukkasfysiikan perusteoria, niin sanottu standardimalli ennustaa.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Tulos on saatu tutkimalla kaikkiaan 14 miljoonaa W-bosonin tuottanutta hiukkastörmäystä, jotka havaittiin ATLAS-koeasemalla vuonna 2011. LHC-kiihdytin toimi tuolloin alkuperäisellä seitsemän teraelektronivoltin energialla, eli tämän jälkeen saadut havainnot ovat vieläkin parempia. Niitä ei kuitenkaan ole vielä saatu mukaan tähän tutkimukseen, missä pelkkä tietojen käsittely vei viisi vuotta.

W-bosonin massan tarkka määrittäminen auttaa täsmentämään standardimallia, koska siinä melkeinpä kaikki vaikuttaa kaikkeen. Erityisen tärkeää W:n parempi tunteminen on viime vuosina tunnetuksi tulleen Higgsin bosonin tarkemman ymmärtämisen kannalta.

Mikäli W-bosonin havaittu massa olisi ollut olennaisesti erilainen teoreetikkojen laskemaan massaan verrattuna, olisi edessä ollut mahdollisesti jokin uusi ilmiö, mistä ei aikaisemmin ole ollut tietoa. Nyt näyttää siltä, että sellaista ei ole – toisaalta onneksi, toisaalta valitettavasti.

Avain tarkan massan mittaamisessa oli W-bosonin läheinen kumppani, Z-bosoni, jonka avulla ATLAS-koeaseman havainnot pystyttiin kalibroimaan erittäin tarkasti.

Alla on CERNin julkaisema video aiheesta:

Tiedetuubin Klubi on yllättäen nyt ajan hermolla, koska klubilaiset pääsevät tutustumaan paitsi CERNiin yleisesti, niin erityisesti juuri ATLAS-koeasemaan nyt torstaina. Seuraamme matkaa myös täällä Tiedetuubissa.



Juttuja samasta aiheesta

Joidenkin vanhimpien juttujen tekstin näyttämisessä on ongelma. Pyrimme saamaan jutut pikaisesti taas normaaleiksi! Pahoittelut!