Eksperymenty ATLAS i CMS odkrywają właściwości cząstki Higgsa

Data dodania: czwartek, 3 września 2015, autor: nuclear.pl

Trzy lata po ogłoszeniu odkrycia nowej cząstki, współprace ATLAS i CMS po raz pierwszy prezentują wspólne rezultaty pomiarów kluczowych własności tzw. bozonu Higgsa, podczas trzeciej dorocznej konferencji Large Hadron Collider Physics Conference (LHCP 2015).

Dzięki połączeniu analiz opartych na danych z lat 2011 i 2012, ATLAS i CMS ukazują jak dotąd najdokładniejszy obraz odkrytej niedawno cząstki. Nowe wyniki przynoszą, między innymi, najdokładniejsze informacje na temat mechanizmów produkcji i rozpadu, oraz na temat oddziaływania bozonu Higgsa z innymi cząstkami. Wszystkie zmierzone właściwości są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego cząstek elementarnych i stanowią referencję dla przyszłych poszukiwań nowych zjawisk wykraczających poza przewidywania Modelu Standardowego. Ogłoszone dzisiaj wyniki są kolejnym krokiem po opublikowanym przez oba eksperymenty w maju 2015 wspólnym pomiarze masy bozonu Higgsa.

- Bozon Higgsa jest wspaniałym narzędziem do badania Modelu Standardowego cząstek elementarnych i mechanizmu Brout-Englert-Higgs, który odpowiada za nadawanie masy cząstkom elementarnym - powiedział Dyrektor Generalny CERN Rolf Heuer. - Połączenie wyników dwóch eksperymentów przynosi nową jakość potrzebną do kolejnego przełomu w naszym poznaniu. Jeden eksperyment musiałby na to czekać kolejne dwa lata - dodał naukowiec.

Istnieją różne sposoby w jakie powstaje cząstka Higgsa i różne w jaki rozpada się na inne znane cząstki. Na przykład, zgodnie z Modelem Standardowym, teorią najlepiej opisującą cząstki i ich oddziaływania, cząstka Higgsa powinna bardzo szybko rozpaść się i to w 58% przypadków na parę tzw. kwarków pięknych. Dzięki połączeniu rezultatów, eksperymenty ATLAS i CMS wyznaczyły z najwyższa dotychczas precyzją częstość występowania typowych rozpadów.

Pomiary częstości występowania rozpadów są niezmiernie ważne jako że wiążą się bezpośrednio z silą oddziaływania cząstki Higgsa z innymi cząstkami elementarnymi, a tym samym z ich masą. To pozwala na jednoznaczne utożsamienie odkrytej cząstki z bozonem Higssa z Modelu Standardowego. Każde odstępstwo od przewidywań stawiało by pod znakiem zapytania mechanizm Brout-Englert-Higgs i otwierało drzwi do nowej fizyki.

- To duży krok naprzód, zarówno w technice łączenia wyników z różnych eksperymentów, jak i w dokładności naszych pomiarów - powiedział szef zespołu ATLAS Dave Charlton. - Dla przykładu, połączenie pomiarów rozpadu Higgsa na leptony tau pozwoliło na ugruntowanie obserwacji na poziomie powyżej 5 sigma, co nie było osiągalne dla żadnego z eksperymentów oddzielnie - wyjaśnił Charlton.

- Połączenie wyników dwóch wielkich eksperymentów było dużym wyzwaniem, jako że musiało wziąć pod uwagę ponad 4200 różnych niepewności eksperymentalnych - powiedział szef zespołu CMS Tiziano Camporesi. - Uzbrojeni w te najnowsze wyniki, oraz dzięki stale napływającym nowym danym z LHC przy nowej energii, możemy przyglądać się bozonowi Higgsa na wszelkie możliwe sposoby - dodał Comporesi.