A colaboração do CMS no Large Hadron Collider (LHC) realizou a medição mais precisa já feita da massa do quark top - a partícula elementar mais pesada conhecida. O último resultado do CMS estima o valor da massa do top-quark com uma precisão de cerca de 0,22%. O ganho substancial em precisão vem de novos métodos de análise e procedimentos aprimorados para tratar de forma consistente e simultânea diferentes incertezas na medição.
O conhecimento preciso da massa do top-quark é de suma importância para entender nosso mundo na menor escala. Conhecer essa partícula elementar mais pesada o mais intimamente possível é crucial porque permite testar a consistência interna da descrição matemática de todas as partículas elementares, chamada de Modelo Padrão.

Por exemplo, se as massas do bóson W e do bóson de Higgs forem conhecidas com precisão, a massa do quark top pode ser prevista pelo Modelo Padrão. Da mesma forma, usando as massas do top-quark e do bóson de Higgs, a massa do bóson W pode ser prevista. Curiosamente, apesar de muito progresso, a definição teórica-física de massa, que tem a ver com o efeito das correções da física quântica, ainda é difícil de definir para o quark top.

E notavelmente, nosso conhecimento da própria estabilidade de nosso universo depende de nosso conhecimento combinado das massas do bóson de Higgs e dos quarks top. Sabemos apenas que o universo está muito próximo de um estado metaestável com a precisão das medições atuais da massa do top-quark. Se a massa do quark top fosse um pouco diferente, o universo seria menos estável a longo prazo, potencialmente desaparecendo em um evento violento semelhante ao Big Bang.

Para fazer sua última medição da massa do top-quark, usando dados de colisões próton-próton do LHC coletadas pelo detector CMS em 2016, a equipe do CMS mediu cinco propriedades diferentes de eventos de colisão em que um par de quarks top é produzido, em vez de até três propriedades que foram medidas em análises anteriores. Essas propriedades dependem da massa do quark top.

Além disso, a equipe realizou uma calibração extremamente precisa dos dados do CMS e obteve uma compreensão profunda das incertezas experimentais e teóricas restantes e suas interdependências. Com esse método inovador, todas essas incertezas também foram extraídas durante o ajuste matemático que determina o valor final da massa do top-quark, e isso fez com que algumas das incertezas pudessem ser estimadas com muito mais precisão. O resultado, 171,77±0,38 GeV, é consistente com as medições anteriores e a previsão do Modelo Padrão.

A colaboração do CMS deu um salto significativo com este novo método para medir a massa do top-quark. O tratamento estatístico de ponta das incertezas e o uso de mais propriedades melhoraram muito a medição. Outro grande passo é esperado quando a nova abordagem for aplicada ao conjunto de dados mais extenso registrado pelo detector CMS em 2017 e 2018. + Explorar mais

Concentrando-se na interação do bóson de Higgs com o quark charm