تم اكتشاف أول دليل على اضمحلال بوزون هيغز النادر

سمح اختراق مثير في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) للعلماء باكتشاف مذهل يمكن أن يغير بشكل أساسي فهمنا لفيزياء الجسيمات. تضافرت جهود التعاون بين ATLAS و CMS ، والتي عملت بلا كلل منذ الاكتشاف الضخم لبوزون هيغز في عام 2012 ، للعثور على أول دليل محير لظاهرة غير عادية: تحلل بوزون هيغز إلى بوزون Z وفوتون.

بوزون هيغز ، الذي يُطلق عليه غالبًا "جسيم الله" ، هو الجسيم الأساسي الذي يعطي الجسيمات الأخرى كتلة. إن فهم خصائصه والطرق المختلفة التي ينقسم بها إلى جسيمات أخرى أمر بالغ الأهمية لكشف ألغاز الكون. قد يوفر الانحلال الملحوظ مؤخرًا لبوزون هيغز دليلًا غير مباشر على وجود جسيمات غير تلك التي تنبأ بها النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. يصف هذا النموذج الجسيمات الأساسية وتفاعلاتها.

وفقًا للنموذج القياسي ، إذا كانت كتلة بوزون هيغز تبلغ حوالي 125 مليار إلكترون فولت ، فإن حوالي 0,15٪ من بوزون هيجز يتحلل إلى بوزون Z وفوتون. ومع ذلك ، فإن امتدادات النموذج القياسي تقدم معدلات انحلال بديلة. لذلك ، فإن القياس الدقيق لمعدل الانحلال هو كنز من المعرفة ، يلقي الضوء على الفيزياء خارج النموذج القياسي والطبيعة الحقيقية لبوزون هيغز الغامض.

قبل إجراء هذا الاكتشاف الثوري ، قام فريق ATLAS و CMS بشكل مستقل بفحص البيانات التي تم جمعها من تصادمات البروتون إلى البروتون في مركز HAC. قاموا بتمشيط أحداث التصادم بعناية ، بحثًا عن علامات تحلل بوزون هيغز إلى بوزون Z وفوتون. تضمنت استراتيجياتهم تحديد بوزون Z من خلال تحلله إلى أزواج من الإلكترونات أو الميونات (أبناء عمومة الإلكترونات الأثقل) ، والذي يحدث في حوالي 6,6٪ من الوقت.

تم الاعتراف بمفتاح النجاح من قبل العلماء كميزة مميزة - ذروة ضيقة على خلفية ناعمة - في توزيع الكتلة الإجمالية لمنتجات الاضمحلال. لزيادة الحساسية ، صنفت الفرق الأحداث بناءً على خصائص عمليات إنتاج بوزون هيغز. استخدموا تقنيات التعلم الآلي المتقدمة لتمييز الإشارات الحقيقية عن ضوضاء الخلفية.

زاد هذا التعاون بشكل كبير من الدقة الإحصائية وتغطية بحثهم ، مما أدى إلى أول دليل مقنع على تحلل بوزون هيغز إلى بوزون Z وفوتون.

على الرغم من أن النتيجة لا تفي بالمتطلبات المقبولة عمومًا المتمثلة في 5 انحرافات معيارية لملاحظة صحيحة ، فإن النتيجة تتميز بأهمية إحصائية تبلغ 3,4 انحرافات معيارية. بالإضافة إلى ذلك ، تجاوزت سرعة الإشارة المقاسة تنبؤ النموذج القياسي بمقدار 1,9 انحرافًا معياريًا ، مما تسبب في مزيد من الإثارة بين علماء الفيزياء.

هذا الاكتشاف الثوري يقربنا من كشف أسرار الكون ، مما يشكل تحديًا لفهمنا الحالي لفيزياء الجسيمات. تعد الأبحاث الجارية في HAC باكتشافات أعمق حيث يواصل العلماء دفع حدود المعرفة البشرية من خلال الخوض في عالم غامض لتفاعلات الجسيمات. بينما نبدأ هذه الرحلة الاستثنائية ، نتطلع إلى الفصل التالي في سعينا لفهم اللبنات الأساسية لوجودنا.

اقرأ أيضا:

• قام الفيزيائيون بمحاكاة ثقب أسود في المختبر ، ثم بدأ في التوهج
• طور الباحثون نحلة آلية تطير مثل نحلة حقيقية