Setelah lebih dari 10 tahun mengumpulkan dan menganalisis data yang dihasilkan oleh collider Tevatron Departemen Energi AS, para ilmuwan dari kolaborasi CDF dan DZero telah menemukan indikasi terkuat mereka hingga saat ini untuk partikel Higgs yang telah lama dicari. Dengan memeras informasi terakhir dari 500 triliun tumbukan yang dihasilkan oleh Tevatron untuk setiap percobaan sejak Maret 2001, analisis akhir data tidak menyelesaikan pertanyaan apakah partikel Higgs ada, tetapi semakin mendekati jawaban. Para ilmuwan Tevatron meluncurkan hasil terbaru mereka pada 2 Juli, dua hari sebelum pengumuman hasil pencarian Higgs terbaru yang sangat dinantikan dari Large Hadron Collider di Eropa.
"Eksperimen Tevatron mencapai tujuan yang telah kami tetapkan dengan sampel data ini," kata Rob Roser Fermilab, juru bicara untuk eksperimen CDF di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi National DOE. "Data kami sangat menunjukkan keberadaan bos Higgs, tetapi akan mengambil hasil dari percobaan di Large Hadron Collider di Eropa untuk membangun penemuan."
Para ilmuwan dari percobaan collider CDF dan DZero di Tevatron menerima tepuk tangan meriah dari ratusan rekannya ketika mereka mempresentasikan hasil mereka di sebuah seminar ilmiah di Fermilab. Hasil Large Hadron Collider akan diumumkan pada seminar ilmiah jam 2 pagi CDT pada 4 Juli di laboratorium fisika partikel CERN di Jenewa, Swiss.
"Ini adalah cliffhanger nyata," kata co-juru bicara DZero Gregorio Bernardi, fisikawan di Laboratorium Fisika Nuklir dan Energi Tinggi, atau LPNHE, di Universitas Paris VI & VII. “Kami tahu persis sinyal apa yang kami cari dalam data kami, dan kami melihat indikasi kuat dari produksi dan pembusukan bos Higgs dalam mode peluruhan krusial dengan sepasang quark bawah, yang sulit diamati di LHC. Kami sangat gembira karenanya. ”
Partikel Higgs dinamai sesuai dengan fisikawan Skotlandia Peter Higgs, yang di antara fisikawan lain di tahun 1960-an membantu mengembangkan model teoritis yang menjelaskan mengapa beberapa partikel memiliki massa dan yang lain tidak, langkah besar untuk memahami asal usul massa. Model memprediksi keberadaan partikel baru, yang telah menghindari deteksi eksperimental sejak itu. Hanya penumbuk partikel berenergi tinggi seperti Tevatron, yang ditutup pada September 2011, dan Large Hadron Collider, yang menghasilkan tabrakan pertama pada November 2009, memiliki peluang untuk menghasilkan partikel Higgs. Sekitar 1.700 ilmuwan dari lembaga A.S., termasuk Fermilab, sedang mengerjakan percobaan LHC.
Tevatron biasanya menghasilkan sekitar 10 juta tabrakan proton-antiproton per detik. Setiap tabrakan menghasilkan ratusan partikel. Eksperimen CDF dan DZero mencatat sekitar 200 tabrakan per detik untuk analisis lebih lanjut.
Hasil Tevatron menunjukkan bahwa partikel Higgs, jika ada, memiliki massa antara 115 dan 135 GeV / c2, atau sekitar 130 kali massa proton.
"Selama hidupnya, Tevatron pasti telah menghasilkan ribuan partikel Higgs, jika mereka benar-benar ada, dan terserah kepada kita untuk mencoba menemukannya dalam data yang telah kita kumpulkan," kata Luciano Ristori, co-juru bicara percobaan CDF dan fisikawan di Fermilab dan Istituto Nazionale Italia di Fisica Nucleare (INFN). “Kami telah mengembangkan simulasi canggih dan program analisis untuk mengidentifikasi pola seperti Higgs.Meski begitu, lebih mudah untuk mencari wajah seorang teman di stadion olahraga yang dipenuhi 100.000 orang daripada mencari acara seperti Higgs di antara triliunan tabrakan. "
Hasil akhir Tevatron menguatkan hasil pencarian Higgs yang dipresentasikan oleh para ilmuwan dari Tevatron dan LHC di konferensi fisika pada Maret 2012.
Pencarian partikel Higgs di Tevatron berfokus pada mode peluruhan yang berbeda dari pencarian di LHC. Menurut kerangka teoritis yang dikenal sebagai Model Standar Partikel, boson Higgs dapat membusuk dengan berbagai cara. Sama seperti mesin penjual otomatis yang dapat mengembalikan jumlah perubahan yang sama menggunakan kombinasi koin yang berbeda, Higgs dapat membusuk menjadi kombinasi partikel yang berbeda. Di LHC, percobaan paling mudah dapat mengamati keberadaan partikel Higgs dengan mencari peluruhannya menjadi dua foton yang energetik. Di Tevatron, percobaan paling mudah melihat peluruhan partikel Higgs menjadi sepasang quark bawah.
Ilmuwan Tevatron menemukan bahwa sinyal Higgs yang diamati dalam data gabungan CDF dan DZero dalam mode peluruhan bottom-quark memiliki signifikansi statistik 2,9 sigma. Ini berarti hanya ada peluang 1-in-550 bahwa sinyal disebabkan oleh fluktuasi statistik.
Detektor CDF tiga lantai, 6.000 ton merekam snapshot partikel yang muncul ketika proton dan antiproton bertabrakan.
"Kami mencapai langkah kritis dalam pencarian boson Higgs," kata Dmitri Denisov, juru bicara dan fisikawan DZero di Fermilab. “Sementara signifikansi 5-sigma diperlukan untuk sebuah penemuan, tampaknya tidak mungkin bahwa tabrakan Tevatron menirukan sinyal Higgs. Tidak ada yang mengharapkan Tevatron mencapai sejauh ini ketika dibangun pada 1980-an. "
Tevatron adalah salah satu dari delapan akselerator partikel dan cincin penyimpanan di situs Fermilab. Akselerator operasional terbesar di Fermilab sekarang adalah Injector Utama sepanjang 2 mil, yang menyediakan partikel untuk program penelitian neutrino dan muon laboratorium.
Diterbitkan ulang dengan izin dari Fermilab.