Откриће чудновате везе Хигсовог бозона и најмасивнијег кварка у природи

Нови резултати АТЛАС-овог и ЦМС-овог експеримента на акцелератору у ЦЕРН-у разоткривају како Хигсов бозон узајамно делује са најмасивнијом познатом елементарном честицом, топ кварком, што проширује наше разумевање Хигсовог бозона и поставља смернице за нову физику.

Хигсов бозон, честица чије је постојање доказано пре пет година у ЦЕРН-овим експериментима, по природи ствари узајамно делује само са честицама које имају масу, али је откривено и нешто наизглед чудно: Хигсов бозон се понекад распадне и на два фотона, честице без масе. Квантна механика, наиме, дозвољава следећу ситуацију: Хигсов бозон се у врло кратком временском интервалу претвара у такозвани топ кварк и топ антикварк (топ је један од шест врста кваркова који постоје, са убедљиво највећом масом). Одмах потом овај пар, кварк и антикварк, анихилирају један другог, из чега настане пар фотона.
Вероватноћа овог процеса зависи од јачине интеракције између Хигсовог бозона и топ кварка, која се у физици иначе назива спрезање (coupling). Мерење такве вероватноће омогућује да се индиректно изведе вредност Хигс‒топ спрезања. С друге стране, неке тешке до сада неоткривене честице, како се то каже ‒ честице нове физике, могле би потенцијално да учествују у оваквом процесу и да утичу на резултате, па да на тај начин буду и откривене. Зато се Хигсов бозон и сматра прозором у нову физику.

Много директнију манифестацију Хигс‒топ спрезања представља врло редак процес у коме топ‒антитоп пар емитује Хигсов бозон. Резултати који су представљени прошле недеље на изузетно утицајној конференцији ЛХЦП, ове године одржаној у Болоњи, описују овај процес такозване ttH продукције.
До ових резултата прво је дошла једна од ЦЕРН-ових великих међународних истраживачких група позната као колаборација ЦМС, која је учествовала у открићу Хигсовог бозона на основу података из судара на Великом сударачу хадрона (ЛХЦ). Колаборација ЦМС је прошле недеље у престижном часопису Физикал ревју летерс објавила резултате са статистичком сигурношћу од чак пет стандардних девијација (што се сматра јако добром статистиком).

Истовремено, друга колаборација која такође користи податке са ЦЕРН акцелератора, позната као АТЛАС, потврдила је тај резултат, и то са још већим нивоом поверења и предала рад на објављивање. Резултати обе колаборације су конзистентни и представљају велики корак напред у разумевању особина Хигсовог бозона.

„Ова мерења до којих су дошле колаборације ЦМС и АТЛАС представљају снажан наговештај да Хигсов бозон игра кључну улогу у великој вредности масе топ кварка. И док је ово сигурно једно важно својство Стандардног модела, сада је први пут и експериментално потврђено са тако високом статистичком сигурношћу", рекао је Карл Јакобс, портпарол колаборације АТЛАС.

„Тимови за анализу података у колаборацији ЦМС, као и њихове колеге из АТЛАС-а, употребили су нове приступе и напредне технике анализе да би стигли до ове прекретнице. Кад АТЛАС и ЦМС заврше прикупљање података у новембру 2018, имаћемо довољно догађаја да још детаљније испитамо предвиђања Стандардног модела за ttH, да видимо има ли наговештаја нечег новог", изјавио је Џоел Батлер, портпарол ЦМС-а.

Истраживање овог процеса представља изазов јер је изузетно редак: само 1% Хигсових бозона настаје из спрезања са топ кварком, а поврх тога, Хигсов бозон и топ кваркови се распадају на друге честице на много сложених начина. Користећи податке из судара протона на акцелератору на енергијама од 7, 8 и 13 TeV, тимови колаборација АТЛАС и ЦМС спровели су више независних потрага за продукцијом ttH, истражујући разне канале распада. Како би се максимално повећала осетљивост траженог сигнала, оба експеримента су комбиновала резултате из свих ових потрага.

Приредила Јелена Мицић 

број коментара 3 пошаљи коментар
(петак, 15. јун 2018, 22:59)
anonymous [нерегистровани]

Cern

Izmerili su oni u Cernu I cestice koje krecu vecom brzinom od brzine svetlosti. Naslov je pisao kao i ovaj, velikim slovima, a demanti se pojavio nesto kasnije. Naravno sitnim slovima. O budzetima za istrazivanja, nije bilo reci, ali ne sumnjam da se tamo pare trose brzinom svetlosti, a mozda I brze.

(петак, 15. јун 2018, 17:52)
anonymous [нерегистровани]

hmm

nesto sto se formiralo milijardama godina unazad, vi bi da otkrijete u nekom tunelu.. mislim da bi bilo bolje te pare preusmeriti na one koji nemaju sta da jedu.... nego da rade stvari za koje smo mi kao ljudski rod i suvise maleni......

(петак, 15. јун 2018, 12:31)
anonymous [нерегистровани]

Добар чланак

Добра прилика да и наши физичари, којима наша држава дебело плаћа да буду регистровани као део тих тимова, могу да прочитају шта се тамо ради.