Prelomno otkriće u CERN-u: Raspad Higgsovog bozona

Šest godina nakon što je Higgsov bozon otkriven, konačno je uočeno na koji se način raspada na fundamentalne čestice koje su poznate kao bottom kvarkovi.

Ovo otkriće su danas u CERN-u predstavile kolaboracije ATLAS i CMS, dvije najveće međunarodne istraživačke grupe koje koriste CERN-ov akcelerator, Veliki sudarač hadrona (LHC).

Oba tima su danas predala i svoje rezultate za objavljivanje, a otkriće je u skladu sa hipotezom da sve-prožimajuće kvantno polje Higgsovog bozona daje masu i pomenutom bottom kvarku, saopćio je CERN.

Zapravo, prema Standardnom modelu fizike elementarnih čestica, čak 60 posto vremena Higgsov bozon se raspada upravo na par botom kvarkova.

Ovi kvarkovi su drugi po masi među šest vrsta, odnosno aroma kvarkova koje - mada imaju duhovita imena (up, down, charm, strange, top, bottom) - grade svu poznatu materiju.

Provjera pretpostavke da se Higgs raspada na dva bottom kvarka je od ključnog značaja za modernu fiziku jer rezultati mogu ili da sasvim uzdrmaju sadašnje teorije i ukažu na novu fiziku ili da potvrde Standardni model, koji je zasnovan na ideji da Higgsovo polje „daje“ masu kvarkovima i drugim elementarnim česticama.

Međutim, uočavanje ovog standardnog kanala na koji se Higgsov bozon raspada uopće nije lako, kao što se pokazalo tokom šest godina istraživanja nakon otkrića Higgsa.

Razlog za takve poteškoće je tehnički - Higgsovi bozoni koji će se raspasti na bottom kvarkove nastaju pri snažnim sudarima ubrzanih snopova protona u akceleratoru, ali pri ovim sudarima dešava se i mnogo drugih događaja i ima mnogo drugih načina na koji mogu nastati bottom kvarkovi.

Zbog toga je teško, uslijed takvog pozadinskog „šuma“, izolirati signal ovog raspada Higgsovog bozona, mada se, nasuprot tome, pokazalo da je sasvim lako detektirati mnogo rjeđe kanale, kao što je raspad Higgsa na dva fotona, navodi CERN.

Kako bi se izdvojio signal, kolaboracije ATLAS i CMS su ukrštale podatke iz prve i druge faze rada akceleratora LHC, što je uključivalo sudare pri energijama od 7, 8 i 13 teraelektron-volti (TeV).

Nakon toga je primijenjena izuzetno složena statistička analiza, da bi na kraju oba tima izmjerila brzinu raspada Higgsa sa velikim statističkim nivoom povjerenja (većim od „5 sigma“).

Dobijeni rezultati su u saglasju sa predviđanjem Standardnog modela.

„Ovo mjerenje je prekretnica u istraživanju Higgsovog bozona“, rekao je glasnogovornik ATLAS kolaboracije, Karl Jakobs, dodajući da je ono pokazalo kako su i ATLAS i CMS dostigli nivo dubokog razumijevanja svojih podataka i kontrole pozadinskih procesa.

„Izvrsne perfomanse akceleratora LHC uz moderne tehnike mašinskog učenja omogućile su nam da postignemo ovaj rezultat ranije nego što smo očekivali“, rekao je Joel Butler, glasnogovornik CMS kolaboracije, navodeći da su obje kolaboracije već uspjele vidjeti sprezanje Higgsa sa tau česticama, top kvarkom, a sada i sa kvarkom bottom.




Top