Felfedezték az első bizonyítékot a ritka Higgs-bozon bomlására

A Large Hadron Collider (LHC) izgalmas áttörése lehetővé tette a tudósok számára, hogy olyan hihetetlen felfedezést tegyenek, amely alapvetően megváltoztathatja a részecskefizika megértését. Az ATLAS és a CMS együttműködése, amely a Higgs-bozon 2012-es monumentális felfedezése óta fáradhatatlanul dolgozott, egyesítették erőiket, hogy megtalálják az első kínzó bizonyítékot egy rendkívüli jelenségre: a Higgs-bozon Z-bozonná és fotonná bomlására.

A Higgs-bozon, amelyet gyakran "Isten-részecske"-nek neveznek, az az alapvető részecske, amely más részecskék tömegét adja. Az univerzum titkainak megfejtéséhez kulcsfontosságú, hogy megértsük tulajdonságait és más részecskékre való felbomlási módjait. A Higgs-bozon közelmúltban megfigyelt bomlása közvetett bizonyítékot szolgáltathat a részecskefizikai szabványmodell által megjósolt részecskéktől eltérő részecskék létezésére. Ez a modell alapvető részecskéket és kölcsönhatásaikat írja le.

A standard modell szerint, ha egy Higgs-bozon tömege körülbelül 125 milliárd elektronvolt, akkor a Higgs-bozonok körülbelül 0,15%-a bomlik Z-bozonná és fotonná. A standard modell kiterjesztései azonban alternatív csillapítási arányokat kínálnak. Ezért a bomlási sebesség pontos mérése a tudás kincsesbányája, amely a standard modellen túlmenően megvilágítja a fizikát és a rejtélyes Higgs-bozon valódi természetét.

Mielőtt megtette ezt a forradalmi felfedezést, az ATLAS és a CMS csapata egymástól függetlenül megvizsgálta a HAC proton-proton ütközései során gyűjtött adatokat. Gondosan átfésülték az ütközési eseményeket, és a Higgs-bozon Z-bozonná és fotonná bomlásának jeleit keresték. Stratégiáik a Z-bozon azonosítását foglalták magukban elektronpárokká vagy müonokká (az elektronok nehezebb rokona) bomlása révén, ami az esetek 6,6%-ában fordul elő.

A siker kulcsát a tudósok a bomlástermékek össztömegének eloszlásának jellegzetes vonásaként – sima háttéren keskeny csúcsként – ismerték fel. Az érzékenység növelése érdekében a csapatok a Higgs-bozon előállítási folyamatainak jellemzői alapján osztályozták az eseményeket. Fejlett gépi tanulási technikákat alkalmaztak a valódi jelek és a háttérzaj megkülönböztetésére.

Ez az együttműködés nagymértékben növelte keresésük statisztikai pontosságát és lefedettségét, ami az első meggyőző bizonyítékhoz vezetett a Higgs-bozon Z-bozonná és fotonná bomlására vonatkozóan.

Bár az eredmény nem éri el az érvényes megfigyeléshez általánosan elfogadott 5 szórásra vonatkozó követelményt, a lelet 3,4 szórás statisztikai szignifikanciával büszkélkedhet. Ráadásul a mért jelsebesség 1,9 szórással meghaladta a Standard Model előrejelzését, ami még nagyobb izgalmat váltott ki a fizikusok körében.

Ez a forradalmi felfedezés közelebb visz az univerzum titkainak feltárásához, megkérdőjelezve a részecskefizika jelenlegi megértését. A HAC-ban folyó kutatások még mélyebb felfedezéseket ígérnek, miközben a tudósok továbbra is feszegetik az emberi tudás határait a részecskék kölcsönhatásainak titokzatos birodalmába ásva. Miközben elindulunk ezen a rendkívüli utazáson, alig várjuk, hogy létünk alapvető építőköveit megértsük a következő fejezetben.

Olvassa el még:

• A fizikusok egy fekete lyukat szimuláltak a laboratóriumban, majd világítani kezdett
• A kutatók olyan robotméheket fejlesztettek ki, amelyek úgy repülnek, mint egy igazi méh