Откривено на који се начин распада Хигсов бозон

29.08.2018. год.

Шест година након што је Хигсов бозон откривен, коначно је уочено на који се начин распада на фундаменталне честице које су познате као ботом кваркови.

Ово откриће су данас у ЦЕРН-у представиле колаборације АТЛАС и ЦМС, две највеће међународне истраживачке групе које користе ЦЕРН-ов акцелератор, Велики сударач хадрона (ЛХЦ).

Оба тима су данас предала и своје резултате за објављивање, а откриће је у складу са хипотезом да свепрожимајуће квантно поље Хигсовог бозона даје масу и поменутом ботом кварку, саопштио је ЦЕРН.

Заправо, према стандардном моделу физике елементарних честица, чак 60 одсто времена Хигсов бозон се распада управо на пар ботом кваркова. Ти кваркови су други по маси међу шест врста, односно арома кваркова које - мада имају духовита имена (уп, даун, шарм, стрејнџ, топ, ботом) - граде сву познату материју.

Провера претпоставке да се Хигс распада на два ботом кварка је од кључног значаја за модерну физику, јер резултати могу или да сасвим уздрмају садашње теорије и укажу на нову физику или да потврде стандардни модел, који је заснован на идеји да Хигсово поље „даје“ масу кварковима и другим елементарним честицама.

Међутим, уочавање овог стандардног канала на који се Хигсов бозон распада уопште није лако, као што се показало током шест година истраживања након открића Хигса.

Разлог за такве потешкоће је технички - Хигсови бозони који ће се распасти на ботом кваркове настају при снажним сударима убрзаних снопова протона у акцелератору, али при тим сударима дешава се и много других догађаја и има много других начина на који могу настати ботом кваркови.

Због тога је тешко, услед таквог позадинског „шума“, изоловати сигнал овог распада Хигсовог бозона, мада се, насупрот томе, показало да је сасвим лако детектовати много ређе канале, као што је распад Хигса на два фотона, наводи ЦЕРН.

Како би се издвојио сигнал, колаборације АТЛАС и ЦМС су укрштале податке из прве и друге фазе рада акцелератора ЛХЦ, што је укључивало сударе при енергијама од 7, 8 и 13 тераелектрон-волти (ТеВ).

Након тога је примењена изузетно сложена статистичка анализа, да би на крају оба тима измерила брзину распада Хигса са великим статистичким нивоом поверења (већим од „5 сигма“). Добијени резултати су у сагласју са предвиђањем стандардног модела.

„Ово мерење је прекретница у истраживању Хигсовог бозона“, рекао је портпарол АТЛАС колаборације Карл Јакобс, додајући да је оно показало како су и АТЛАС и ЦМС достигли ниво дубоког разумевања својих података и контроле позадинских процеса.

„Изврсне перформансе акцелератора ЛХЦ уз модерне технике машинског учења омогућиле су нам да постигнемо овај резултат раније него што смо очекивали“, рекао је Џоел Батлер, портпарол ЦМС колаборације, наводећи да су обе колаборације већ успеле да виде спрезање Хигса са тау честицама, топ кварком, а сада и са кварком ботом.

Са новим подацима, колаборације ће моћи да побољшају прецизност ових и других мерења и да крену и у потрагу за распадом Хигса на честице које се називају миони.

„Ови дивни и неочекивано рано добијени резултати дају додатну мотивацију за наше планове да унапредимо ЛХЦ како бисмо суштински повећали статистику у истраживањима“, рекао је Ерхард Елсен, ЦЕРН-ов директор за истраживање и рачунарство.

Извор
фото: home.cern/ vostok.rs