Η επί µακρόν αναζητούµενη διάσπαση του µποζονίου Higgs παρατηρήθηκε

Έξι χρόνια µετά την ανακάλυψή του, το µποζόνιο Higgs επιτέλους παρατηρήθηκε να διασπάται σε θεµελιώδη σωµατίδια, το γνωστό ως χαµηλό κουάρκ (bottom quark). Το εύρηµα, που παρουσιάστηκε σήµερα στο CERN από τα πειράµατα ATLAS και 1 CMS στο Large Hadron Collider (LHC), συνάδει µε την υπόθεση ότι το κβαντικό 2 πεδίο που βρίσκεται πίσω από το µποζόνιο Higgs και το οποίο διαποτίζει τα πάντα, δίνει επίσης µάζα στο χαµηλό κουάρκ. Οι ερευνητικές οµάδες και των δύο πειραµάτων υπέβαλαν σήµερα τα αποτελέσµατά τους προς δηµοσίευση.

Το Καθιερωµένο Πρότυπο φυσικής στοιχειωδών σωµατιδίων προβλέπει ότι περίπου 3 το 60% του χρόνου ένα µποζόνιο Higgs θα διασπασθεί σε ένα ζεύγος χαµηλών κουάρκς, το δεύτερο βαρύτερο από τις έξι γεύσεις κουάρκ. Η πειραµατική επιβεβαίωση αυτής της πρόβλεψης είναι κρίσιµης σηµασίας γιατί το αποτέλεσµα είτε θα ενισχύσει το Καθιερωµένο Πρότυπο – το οποίο βασίζεται στην ιδέα ότι το πεδίο Higgs παρέχει µάζα σε κουάρκς και άλλα θεµελιώδη σωµατίδια – είτε θα κλονίσει τα θεµέλιά του υποδεικνύοντας νέα φυσική.

Η ανίχνευση αυτού του κοινού δίαυλου διάσπασης του µποζονίου Higgs δεν είναι καθόλου εύκολη, όπως αποδεικνύει η εξαετής περίοδος που ακολούθησε την ανακάλυψη του µποζονίου . Αυτό οφείλεται στο ότι υπάρχουν πολλοί άλλοι τρόποι 4 παραγωγής χαµηλών κουάρκς σε συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων. Έτσι καθίσταται δύσκολο να αποµονώσει κανείς το σήµα διάσπασης του µποζονίου Higgs από τον “θόρυβο” υποβάθρου που σχετίζεται µε τέτοιες διεργασίες. Αντίθετα, οι λιγότερο συνηθισµένοι δίαυλοι διάσπασης του µποζονίου Higgs που παρατηρήθηκαν τη στιγµή της ανακάλυψης του σωµατιδίου, όπως η διάσπαση σε ζεύγος φωτονίων, είναι πολύ ευκολότερο να διαχωριστούν από το υπόβαθρο.

Για την εξαγωγή του σήµατος, τα πειράµατα ATLAS και CMS το καθένα συνδύασε δεδοµένα από την πρώτη και δεύτερη περίοδο λειτουργίας του LHC, κατά τις οποίες επιτεύχθηκαν συγκρούσεις σε ενέργειες 7, 8 και 13 TeV (τρισεκατοµµύρια ηλεκτρονιοβόλτ). Στη συνέχεια, εφάρµοσαν σύνθετες µεθόδους ανάλυσης των δεδοµένων. Η έκβαση, τόσο για το ATLAS όσο και για το CMS, ήταν η ανίχνευση της διάσπασης του µποζονίου Higgs σε ζεύγος χαµηλών κουάρκς µε στατιστική σηµαντικότητα (significance) που υπερβαίνει τις 5 τυπικές αποκλίσεις (standard deviations). Επιπλέον, και οι δύο οµάδες µέτρησαν έναν ρυθµό διάσπασης που συνάδει µε την πρόβλεψη του Καθιερωµένου Προτύπου, στα πλαίσια της τρέχουσας ακρίβειας της µέτρησης.

“Αυτή η παρατήρηση αποτελεί ορόσηµο στην εξερεύνηση του µποζονίου Higgs. Δείχνει ότι τα πειράµατα ATLAS και CMS έχουν καταφέρει να κατανοήσουν βαθιά τα δεδοµένα τους και να ελέγξουν το υπόβαθρο µε τρόπο που ξεπερνά τις προσδοκίες. Το πείραµα ATLAS έχει παρατηρήσει τώρα όλες τις συζεύξεις του µποζονίου Higgs µε τα βαριά κουάρκ και τα λεπτόνια τρίτης γενιάς, καθώς και όλους τους βασικούς τρόπους παραγωγής», δήλωσε ο Karl Jakobs, εκπρόσωπος του πειράµατος ATLAS.

“Από την πρώτη παρατήρηση της διάσπασης του µποζονίου Higgs σε λεπτόνια ταυ που έγινε από ένα πείραµα πριν ένα χρόνο, το CMS, µαζί µε τους συναδέλφους µας στο ATLAS, έχει παρατηρήσει τη σύζευξη του µποζονίου Higgs µε τα βαρύτερα φερµιόνια: το ταυ, το υψηλό κουάρκ και τώρα το χαµηλό κουάρκ. Η εκπληκτική απόδοση του LHC και οι σύγχρονες τεχνικές µηχανικής εκµάθησης (machine learning) µας επέτρεψαν να επιτύχουµε αυτό το αποτέλεσµα νωρίτερα από το αναµενόµενο “, δήλωσε ο Joel Butler, εκπρόσωπος του πειράµατος CMS.

Με περισσότερα δεδοµένα, τα πειράµατα θα βελτιώσουν την ακρίβεια αυτών και άλλων µετρήσεων και θα διερευνήσουν την διασπαση του µποζόνου Higgs σε ζεύγος φερµιονίων πολύ µικρότερης µάζας που ονοµάζονται µιόνια, παρακολουθώντας πάντα για αποκλίσεις στα δεδοµένα που θα µπορούσαν να υποδείξουν φυσική πέραν του Καθιερωµένου Προτύπου.

“Τα πειράµατα συνεχίζουν να πλησιάζουν το σωµατίδιο Higgs, το οποίο θεωρείται συχνά η πύλη προς µια νέα φυσική. Αυτά τα εξαιρετικά και πρώιµα επιτεύγµατα υπογραµµίζουν επίσης τα σχέδιά µας για την αναβάθµιση του LHC για να βελτιώσουµε σηµαντικά τα στατιστικά στοιχεία. Οι µέθοδοι ανάλυσης έχουν τώρα αποδειχθεί ότι επιτυγχάνουν την ακρίβεια που απαιτείται για την πλήρη εξερεύνηση του πεδίου φυσικής, συµπεριλαµβανοµένης της νέας φυσικής που µέχρι στιγµής κρύβεται τόσο διακριτικά “, δήλωσε ο διευθυντής του CERN για την Έρευνα και την Πληροφορική Eckhard Elsen.

Περισσότερες πληροφορίες
ATLAS: https://atlas.cern/updates/press-statement/observation-higgs-boson-decay-pairbottom-quarks

CMS: http://cms.cern/higgs-observed-decaying-b-quarks-submitted

CERN Press Office
press.office@cern.ch
+41 22 767 34 32
+41 22 767 21 41
press.web.cern.ch

Το CERN (European Organization for Nuclear Research) είναι ένας από τους
σηµαντικότερους παγκοσµίως ερευνητικούς οργανισµούς φυσικής σωµατιδίων, που
βρίσκεται στα Γαλλο-Ελβετικά σύνορα µε κεντρικές εγκαταστάσεις στη Γενεύη. Οι χώρες
µέλη του CERN είναι: Αυστρία, Βέλγιο, Βουλγαρία, Γαλλία, Γερµανία, Δανία, Ελβετία,
Ελλάδα, Ηνωµένο Βασίλειο, Ισπανία, Ισραήλ, Ιταλία, Κάτω Χώρες, Νορβηγία, Ουγγαρία,
Πολωνία, Πορτογαλία, Ρουµανία, Σλοβακία, Σουηδία, Τσεχική Δηµοκρατία και Φινλανδία. Οι
Κύπρος, Σερβία και η Σλοβενία είναι συνδεδεµένα µέλη (στο προπαρασκευαστικό στάδιο
συµµετοχής ως πλήρη µέλη). Οι Ινδία, Λιθουανία, Ουκρανία, Πακιστάν και Τουρκία είναι
συνδεδεµένα µέλη. Οι Ευρωπαϊκή Ένωση, ΗΠΑ, Ιαπωνία, JINR, Ρωσία και UNESCO
συµµετέχουν ως παρατηρητές.

Μετάφραση: Ελένη Χατζηχρήστου
European Particle Physics Communication Network (EPPCN)
elthchatz@gmail.com | @elthchatz
+30 69 72 23 56 81
+33 (0) 77 98 60 719
http://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/en/users/eleni

By |2018-09-03T14:45:52+00:00September 3rd, 2018|Air & Space News|0 Comments

Leave A Comment