Det første bevis på henfaldet af den sjældne Higgs-boson er blevet opdaget

Et spændende gennembrud ved Large Hadron Collider (LHC) har gjort det muligt for forskere at gøre en utrolig opdagelse, der fundamentalt kunne ændre vores forståelse af partikelfysik. ATLAS- og CMS-samarbejdet, som har arbejdet utrætteligt siden den monumentale opdagelse af Higgs-bosonen i 2012, er gået sammen om at finde det første fristende bevis på et ekstraordinært fænomen: Higgs-bosonens henfald til en Z-boson og en foton.

Higgs-bosonen, ofte kaldet "Gud-partiklen", er den fundamentale partikel, der giver andre partikler masse. At forstå dets egenskaber og de forskellige måder, det bryder op i andre partikler, er afgørende for at optrevle universets mysterier. Det nyligt observerede henfald af Higgs-bosonen kan give indirekte beviser for eksistensen af ​​andre partikler end dem, der forudsiges af partikelfysikkens standardmodel. Denne model beskriver fundamentale partikler og deres interaktioner.

Ifølge standardmodellen, hvis en Higgs-boson har en masse på omkring 125 milliarder elektronvolt, henfalder omkring 0,15 % af Higgs-bosonerne til en Z-boson og en foton. Udvidelser til standardmodellen tilbyder dog alternative henfaldshastigheder. Derfor er den præcise måling af henfaldshastigheden en skatkammer af viden, der kaster lys over fysikken hinsides Standardmodellen og den sande natur af den gådefulde Higgs-boson.

Før de gjorde denne revolutionerende opdagelse, undersøgte ATLAS- og CMS-holdene uafhængigt data indsamlet fra proton-til-proton-kollisioner ved HAC. De finkæmmede omhyggeligt kollisionsbegivenhederne og ledte efter tegn på Higgs-bosonens henfald til en Z-boson og en foton. Deres strategier involverede at identificere Z-bosonen gennem dets henfald til par af elektroner eller muoner (tyngre fætre af elektroner), hvilket forekommer omkring 6,6% af tiden.

Nøglen til succes blev anerkendt af videnskabsmænd som et karakteristisk træk - en smal top på en glat baggrund - i fordelingen af ​​den samlede masse af henfaldsprodukter. For at øge følsomheden klassificerede holdene hændelser baseret på egenskaberne ved Higgs bosonproduktionsprocesser. De brugte avancerede maskinlæringsteknikker til at skelne rigtige signaler fra baggrundsstøj.

Dette samarbejde øgede i høj grad den statistiske nøjagtighed og dækning af deres søgning, hvilket førte til det første overbevisende bevis for henfaldet af Higgs-bosonen til en Z-boson og en foton.

Selvom resultatet ikke lever op til det generelt accepterede krav om 5 standardafvigelser for en valid observation, kan resultatet prale af en statistisk signifikans på 3,4 standardafvigelser. Derudover oversteg den målte signalhastighed standardmodellens forudsigelse med 1,9 standardafvigelser, hvilket forårsagede endnu mere begejstring blandt fysikere.

Denne revolutionerende opdagelse bringer os tættere på at låse op for universets hemmeligheder og udfordre vores nuværende forståelse af partikelfysik. Igangværende forskning på HAC lover endnu dybere opdagelser, efterhånden som forskere fortsætter med at skubbe grænserne for menneskelig viden ved at dykke ned i det mystiske område af partikelinteraktioner. Når vi begiver os ud på denne ekstraordinære rejse, ser vi frem til næste kapitel i vores søgen efter at forstå de grundlæggende byggesten i vores eksistens.

Læs også:

• Fysikere simulerede et sort hul i laboratoriet, og så begyndte det at lyse
• Forskere har udviklet en robotbi, der flyver som en rigtig