Dodano: 01 wrzesień 2018r.

Po latach wysiłków udało się zaobserwować rozpad bozonu Higgsa

Sześć lat po odkryciu bozonu Higgsa zaobserwowano jego rozpad na cząstki elementarne znane jako kwarki denne. To kolejne potwierdzenie modelu standardowego, który przewidywał taki właśnie rozpad.

 

Fizykom pracującym przy Wielki Zderzaczu Hadronów (LHC) udało się zaobserwować rozpad bozonu Higgsa. Nieuchwytny proces rozpadu umykał naukowcom aż do teraz. Doniesienia z CERN wskazują na zgodność między teoretycznymi przewidywaniami, a danymi eksperymentalnymi.

Bozon Higgsa, jak wykazały jednoznaczne obserwacje, rozpada się na cząstkę zwaną kwarkiem dennym (zwaną także kwarkiem b lub kwarkiem spodnim) oraz na jej odpowiednikiem w postaci antymaterii, kwark anytdenny. Rozpad udało się zaobserwować dzięki detektorom ATLAS oraz CMS.

 

Mimo iż odkrycie bozonu Higgsa nastąpiło w 2012 roku, to obserwacje rozpadu nastręczały fizykom sporych trudności. Problem z jednoznaczną obserwacją polegał na tym, że podczas prowadzonych doświadczeń nieuporządkowane zderzenia w LHC obficie generują kwarki denne i antydenne, które zasłaniały pożądany sygnał zaniku bozonu Higgsa z szumu tła. Innymi słowy, kwarki denne mogły powstawać także na inne sposoby.

Model Standardowy fizyki cząstek już wcześniej przewidywał, że w 60 proc. przypadków bozon Higgsa ulegnie rozpadowi na kwarki denne. Jednak testowanie tej prognozy miało kluczowe znaczenie, ponieważ wynik mógł albo stanowić wsparcie dla Modelu Standardowego, który opiera się na założeniu, że pole Higgsa nadaje kwarkom i innym podstawowym cząstkom masę albo zakołysać jej fundamentami i wskazać na nową fizykę.

- Obserwacja ta jest kamieniem milowym w eksploracji bozonu Higgsa. Pokazuje, że eksperymenty ATLAS i CMS osiągnęły głębokie zrozumienie danych i kontrolę środowisk, które przewyższają oczekiwania. W detektorze ATLAS zaobserwowano wszystkie sprzężenia bozonu Higgsa z ciężkimi kwarkami i leptonami trzeciej generacji - powiedział Karl Jakobs, rzecznik prasowy działającego w LHC eksperymentu ATLAS.

- Nasze eksperymenty nadal będą koncentrować się na bozonie Higgsa, który często jest uważany za portal do nowej fizyki. Te wyniki podkreślają również nasze plany modernizacji LHC, aby uzyskać znacznie lepsze statystyki. Zastosowane metody analizy osiągają precyzję wymaganą do eksploracji pełnego krajobrazu fizycznego, w tym, mam nadzieję, nowej fizyki, która do tej pory tak ukrywa się przed naszym wzrokiem – wyjaśnił Eckhard Elsen, dyrektor ds. badań i analiz komputerowych w CERN.

Bozon Higgsa to fundamentalny element Modelu Standardowego - zbioru teorii opisujących podstawowe elementy budowy Wszechświata. Nagrodzone Noblem odkrycie z 2012 roku tłumaczy m.in. istnienie masy. Cząstka ta jest nierozerwalnie związana z polem Higgsa, które wypełnia całą przestrzeń, łącznie z kosmiczną próżnią.

W pewnych okolicznościach istnienie tego pola manifestowałoby się poprzez pojawianie się specyficznych cząstek - bozonów Higgsa. Cząstka ta żyje bardzo krótko i rozpada się szybko po tym, jak powstanie, na mniej masywne cząstki. To dzięki niej cząstki występujące w przyrodzie posiadają masę.

 

 

Źródło: CERN, fot. ATLAS/CERN