Quinta-feira, 28 de março de 2024

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A primeira evidência do decaimento do raro bóson de Higgs foi descoberta

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Um avanço emocionante no Grande Colisor de Hádrons (LHC) permitiu que os cientistas fizessem uma descoberta incrível que poderia mudar fundamentalmente nossa compreensão da física de partículas. As colaborações ATLAS e CMS, que trabalharam incansavelmente desde a descoberta monumental do bóson de Higgs em 2012, uniram forças para encontrar a primeira evidência tentadora de um fenômeno extraordinário: o decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton.

O bóson de Higgs, muitas vezes chamado de "partícula de Deus", é a partícula fundamental que dá massa a outras partículas. Compreender suas propriedades e as várias maneiras pelas quais ele se divide em outras partículas é crucial para desvendar os mistérios do universo. O decaimento recentemente observado do bóson de Higgs pode fornecer evidências indiretas da existência de partículas diferentes daquelas previstas pelo Modelo Padrão da física de partículas. Este modelo descreve partículas fundamentais e suas interações.

A primeira evidência do decaimento do raro bóson de Higgs foi descoberta

De acordo com o Modelo Padrão, se um bóson de Higgs tem uma massa de cerca de 125 bilhões de elétron-volts, cerca de 0,15% dos bósons de Higgs decaem em um bóson Z e um fóton. No entanto, as extensões do Modelo Padrão oferecem taxas de decaimento alternativas. Portanto, a medição precisa da taxa de decaimento é um tesouro de conhecimento, lançando luz sobre a física além do Modelo Padrão e a verdadeira natureza do enigmático bóson de Higgs.

Antes de fazer essa descoberta revolucionária, as equipes do ATLAS e do CMS examinaram independentemente os dados coletados das colisões próton-próton no HAC. Eles vasculharam cuidadosamente os eventos de colisão, procurando sinais do decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton. Suas estratégias envolviam a identificação do bóson Z por meio de seu decaimento em pares de elétrons ou múons (primos mais pesados ​​dos elétrons), o que ocorre cerca de 6,6% das vezes.

A chave para o sucesso foi reconhecida pelos cientistas como uma característica – um pico estreito em um fundo liso – na distribuição da massa total de produtos de decomposição. Para aumentar a sensibilidade, as equipes classificaram os eventos com base nas características dos processos de produção do bóson de Higgs. Eles usaram técnicas avançadas de aprendizado de máquina para distinguir sinais reais do ruído de fundo.

Essa colaboração aumentou muito a precisão estatística e a cobertura de sua pesquisa, levando à primeira evidência convincente do decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton.

A primeira evidência do decaimento do raro bóson de Higgs foi descoberta

Embora o resultado fique aquém do requisito geralmente aceito de 5 desvios padrão para uma observação válida, a descoberta possui uma significância estatística de 3,4 desvios padrão. Além disso, a velocidade do sinal medido excedeu a previsão do Modelo Padrão em 1,9 desvios padrão, o que causou ainda mais entusiasmo entre os físicos.

Esta descoberta revolucionária nos aproxima de desvendar os segredos do universo, desafiando nossa compreensão atual da física de partículas. A pesquisa em andamento no HAC promete descobertas ainda mais profundas, à medida que os cientistas continuam a ultrapassar os limites do conhecimento humano, aprofundando-se no misterioso reino das interações de partículas. Ao embarcarmos nessa jornada extraordinária, aguardamos o próximo capítulo em nossa busca para entender os blocos de construção fundamentais de nossa existência.

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