ATLAS apresenta nova e precisa medida da massa do bosão W
"A experiência ATLAS apresentou uma nova medida mais precisa da massa do bosão W, uma das partícula fundamentais que transportam a força nuclear fraca. O resultado baseia-se numa amostra de 14 milhões de candidatos a bosão W produzidos em colisões protão-protão no LHC do CERN."
A nova medida da colaboração ATLAS foi apresentada esta semana na conferência Rencontres de Moriond, em La Thuile, Vale d'Aosta, Itália. Resulta de uma re-análise da amostra completa de dados. Está de acordo com todas as medidas anteriores da massa do W, e é mais precisa que todas elas, com uma excepção: a medida apresentada no ano passado pela experiência CDF do Tevatron, no Fermilab - que é ainda mais precisa e apresenta um desvio em relação à previsão do Modelo Padrão da física de partículas, e também ao valor obtido por ATLAS.
O bosão W e o bosão Z são os portadores da força fundamental fraca. A força nuclear fraca é responsável por um tipo de radioactividade e inicia a reacção de fusão nuclear que alimenta o Sol. A descoberta desta partícula no CERN há 40 anos ajudou a confirmar a teoria da força electrofraca, que unifica as forças electromagnética e fraca, e que é uma pedra angular do Modelo Padrão. Os investigadores do CERN que tornaram possível a descoberta receberam o Prémio Nobel da Física de 1984. Desde então, as experiências de colisões de partículas no CERN e noutros locais têm medido a massa de bosão W com cada vez maior precisão.
No Modelo Padrão, a massa do W está intimamente relacionada com a intensidade da interacção electrofraca e com as massas das partículas fundamentais mais pesadas, nomeadamente o bosão Z, o quark top e o bosão de Higgs. Nesta teoria, a massa do W tem de ser 80354 milhões de electrões-volt (MeV), com uma incerteza de 7 MeV. Qualquer desvio da massa medida em relação à previsão do Modelo Padrão seria um indicador da existência de novos fenómenos físicos — como novas partículas ou interacções. Quanto mais precisa for a medida da massa, mais sensível será a possíveis desvios.
ATLAS apresentou o resultado da primeira medição da massa do W em 2017, utilizando os dados recolhidos pelo LHC em 2011, a uma energia de 7 TeV. O resultado obtido, 80370 MeV com uma incerteza de 19 MeV. estava em bom acordo com a previsão do Modelo Padrão e com os resultados experimentais anteriores, incluindo os de experiências do LEP (Large electron-positron collider), o antecessor do LHC.
No ano passado, a colaboração CDF na Fermilab anunciou uma medição ainda mais precisa, com base numa análise de todo o seu conjunto de dados recolhidos no Tevatron. O resultado, 80434 MeV com uma incerteza de 9 MeV, desvia-se significativamente da previsão do Modelo Padrão e dos outros resultados experimentais, exigindo mais estudos e medições para tentar identificar a causa da diferença.
Para alcançar este resultado, ATLAS utilizou uma técnica avançada de ajuste de dados para determinar a massa, bem como versões mais recentes e melhoradas das funções que descrevem a partilha do momento do protão entre os quarks e os gluões que o constituem. Além disso, ATLAS verificou a descrição teórica dos processos de produção do bosão W. Para completar o estudo, a colaboração ATLAS voltou a analisar a amostra de bosões W de 2011, desta vez utilizando o novo método. O resultado, 80360 MeV com uma incerteza de 16 MeV, é 10 MeV inferior ao resultado anterior, 16% mais precisa, e está de acordo com o Modelo Padrão.
