Bozon Higgsa poznany lepiej niż kiedykolwiek. Pojawiły się wyniki kluczowych badań

Wczoraj minęło dziesięć lat od odkrycia nowej cząstki elementarnej, którą nazwano bozonem Higgsa na cześć Petera Higgsa, który przewidział jej istnienie. W związku z okrągłą rocznicą na łamy Nature trafiły dwa nowe badania w tej sprawie.
Bozon Higgsa poznany lepiej niż kiedykolwiek. Pojawiły się wyniki kluczowych badań

Co ciekawe, zostały one przeprowadzone przez dwa oddzielne zespoły, związane kolejno z eksperymentami ATLAS i CMS. Dokonania naukowców sugerują, że właściwości wspomnianej cząstki są zgodne z właściwościami bozonu Higgsa przewidywanymi przez Model standardowy. Poza tym cząstka ta staje się coraz skuteczniejszym środkiem służącym do poszukiwania nowych, nieznanych zjawisk, które mogłyby nieco rozjaśnić nierozwiązane od lat zagadki. Jedna z nich odnosi się do natury ciemnej materii, hipotetycznej materii, na istnienie której wskazują jej oddziaływania grawitacyjne z otoczeniem.

Bozon Higgsa, czyli boska cząstka

Wracając jednak do bozonu Higgsa, to warto wspomnieć, że autorzy długoletnich badań poświęconych słynnej boskiej cząstce wykorzystali dane zebrane w czasie LHC Run 2, czyli drugiej serii danych pochodzących z akceleratora. Każdy z tych zestawów zawiera informacje związane z 10 000 bln zderzeń proton-proton i około 8 mln bozonów Higgsa. Ich łączna liczba jest około 30-krotnie większa niż w momencie odkrycia cząstki. Dzięki licznym i szczegółowym pomiarom fizycy zamierzają uzyskać najbardziej precyzyjny i szczegółowy zestaw danych dotyczących szybkości tych cząstek oraz oddziaływań bozonu Higgsa z innymi cząstkami.

Dlaczego w ogóle tego typu badania są ważne? Choć dlatego, że bozon Higgsa pełni kluczową rolę w zrozumieniu wszechświata w formie, jaka jest obecnie znana nauce. Gdyby nie istniał, to rację bytu utraciłyby cząstki elementarne takie jak protony, neutrony i elektrony. Wyniki nowych pomiarów okazały się wysoce zgodne z przewidywaniami Modelu standardowego w zakresie niepewności. Na przykład pomiary dotyczące siły oddziaływania bozonu Higgsa z nośnikami siły słabej cechowały się niepewnością na poziomie 6%. Wcześniej zebrane dane, pochodzące z zestawu Run 1, dały niepewność wynoszącą 15%.

Wyniki pomiarów zgodne z założeniami Modelu standardowego

Nakreślenie takiego portretu bozonu Higgsa tak wcześnie było nie do pomyślenia przed rozpoczęciem pracy LHC. Przyczyny tego osiągnięcia są wielorakie i obejmują wyjątkową wydajność LHC oraz detektorów ATLAS i CMS, a także wykorzystanie genialnych technik analizy danych.

wyjaśnia Luca Malgeri, przedstawiciel CMS

Oczywiście eksperymenty ATLAS i CMS nie dobiegają końca. W dalszym ciągu mają one badać tajemniczą naturę bozonu Higgsa, wykorzystując dane zebrane w czasie LHC Run 3. Przy około 18 mln bozonów Higgsa, które mają zostać wyprodukowane w każdym eksperymencie na tym etapie badań oraz około 180 mln uzyskanych za sprawą eksperymentu HL-LHC, fizycy oczekują znacznego zmniejszenia niepewności pomiarowych dotyczących oddziaływań bozonu Higgsa oraz zaobserwowania niektórych oddziaływań bozonu Higgsa z lżejszymi cząstkami i z samym sobą.