ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΜΑΔΑ ΕΚΛΑΪΚΕΥΣΗΣ

INTERNATIONAL PARTICLE PHYSICS OUTREACH GROUP (IPPOG)

...πίσω στον κατάλογο του LHC

...πίσω στον κατάλογο των Δελτίων Τύπου

CERN: Δελτίο Τύπου
Γενεύη, 28 Αυγούστου 2018

Η επί μακρόν αναζητούμενη διάσπαση του μποζονίου Higgs παρατηρήθηκε

Έξι χρόνια μετά την ανακάλυψή του, το μποζόνιο Higgs επιτέλους παρατηρήθηκε να διασπάται σε θεμελιώδη σωματίδια, το γνωστό ως χαμηλό (bottom) κουάρκ. Το εύρημα, που παρουσιάστηκε σήμερα στο CERN από τα πειράματα ATLAS⁽¹⁾ και CMS⁽²⁾ στο Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (Large Hadron Collider, LHC), συνάδει με την υπόθεση ότι το κβαντικό πεδίο που σχετίζεται με το μποζόνιο Higgs και το οποίο διαποτίζει τα πάντα, δίνει επίσης μάζα στο χαμηλό κουάρκ. Οι ερευνητικές ομάδες και των δύο πειραμάτων υπέβαλαν σήμερα τα αποτελέσματά τους προς δημοσίευση.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο⁽³⁾ φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων προβλέπει ότι ένα μποζόνιο Higgs έχει περίπου 60% πιθανότητα να διασπασθεί σε ένα ζεύγος χαμηλών κουάρκ, το δεύτερο βαρύτερο από τις έξι γεύσεις κουάρκ. Η πειραματική επιβεβαίωση αυτής της πρόβλεψης είναι κρίσιμης σημασίας γιατί το αποτέλεσμα είτε θα ενισχύσει το Καθιερωμένο Πρότυπο - το οποίο βασίζεται στην ιδέα ότι το πεδίο Higgs παρέχει μάζα σε κουάρκς και άλλα θεμελιώδη σωματίδια - είτε θα κλονίσει τα θεμέλιά του υποδεικνύοντας νέα φυσική.

Η ανίχνευση αυτού του συνηθισμένου τρόπου διάσπασης του μποζονίου Higgs δεν είναι καθόλου εύκολη, όπως αποδεικνύει η εξαετής περίοδος που ακολούθησε την ανακάλυψη του μποζονίου⁽³⁾. Αυτό οφείλεται στο ότι υπάρχουν πολλοί άλλοι τρόποι παραγωγής χαμηλών κουάρκ σε συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων. Έτσι καθίσταται δύσκολο να απομονώσει κανείς το σήμα διάσπασης του μποζονίου Higgs από τον "θόρυβο" υποβάθρου που σχετίζεται με τέτοιες διαδικασίες. Αντίθετα, οι λιγότερο συνηθισμένοι δίαυλοι διάσπασης του μποζονίου Higgs που παρατηρήθηκαν τη στιγμή της ανακάλυψης του σωματιδίου, όπως η διάσπαση σε ζεύγος φωτονίων, είναι πολύ ευκολότερο να διαχωριστούν από το υπόβαθρο.

Για την εξαγωγή του σήματος, τα πειράματα ATLAS και CMS το καθένα συνδύασε δεδομένα από την πρώτη και δεύτερη περίοδο λειτουργίας του LHC, κατά τις οποίες επιτεύχθηκαν συγκρούσεις σε ενέργειες 7, 8 και 13 TeV (τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ). Στη συνέχεια, εφάρμοσαν σύνθετες μεθόδους ανάλυσης των δεδομένων. Η έκβαση, τόσο για το ATLAS όσο και για το CMS, ήταν η ανίχνευση της διάσπασης του μποζονίου Higgs σε ζεύγος χαμηλών κουάρκς με στατιστική σημαντικότητα (significance) που υπερβαίνει τις 5 τυπικές αποκλίσεις (standard deviations). Επιπλέον, και οι δύο ομάδες μέτρησαν έναν ρυθμό διάσπασης που συνάδει με την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου, στα πλαίσια της τρέχουσας ακρίβειας της μέτρησης.

"Αυτή η παρατήρηση αποτελεί ορόσημο στην εξερεύνηση του μποζονίου Higgs. Δείχνει ότι τα πειράματα ATLAS και CMS έχουν καταφέρει να κατανοήσουν βαθιά τα δεδομένα τους και να ελέγξουν το υπόβαθρο με τρόπο που ξεπερνά τις προσδοκίες. Το πείραμα ATLAS έχει παρατηρήσει τώρα όλες τις συζεύξεις του μποζονίου Higgs με τα βαριά κουάρκ και τα λεπτόνια τρίτης γενιάς, καθώς και όλους τους βασικούς τρόπους παραγωγής", δήλωσε ο Karl Jakobs, εκπρόσωπος του πειράματος ATLAS.

"Από την πρώτη παρατήρηση της διάσπασης του μποζονίου Higgs σε λεπτόνια ταυ που έγινε από ένα πείραμα πριν ένα χρόνο, το CMS, μαζί με τους συναδέλφους μας στο ATLAS, έχει παρατηρήσει τη σύζευξη του μποζονίου Higgs με τα βαρύτερα φερμιόνια: το ταυ, το υψηλό (top) κουάρκ και τώρα το χαμηλό κουάρκ. Η εκπληκτική απόδοση του LHC και οι σύγχρονες τεχνικές μηχανικής εκμάθησης (machine learning) μας επέτρεψαν να επιτύχουμε αυτό το αποτέλεσμα νωρίτερα από το αναμενόμενο", δήλωσε ο Joel Butler, εκπρόσωπος του πειράματος CMS.

Με περισσότερα δεδομένα, τα πειράματα θα βελτιώσουν την ακρίβεια αυτών και άλλων μετρήσεων και θα διερευνήσουν την διάσπαση του μποζόνου Higgs σε ζεύγος φερμιονίων πολύ μικρότερης μάζας όπως τα μιόνια, παρακολουθώντας πάντα για αποκλίσεις στα δεδομένα που θα μπορούσαν να υποδείξουν φυσική πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου

"Τα πειράματα συνεχίζουν να πλησιάζουν το σωματίδιο Higgs, το οποίο θεωρείται συχνά η πύλη προς μια νέα φυσική. Αυτά τα εξαιρετικά και πρώιμα επιτεύγματα υπογραμμίζουν επίσης τα σχέδιά μας για την αναβάθμιση του LHC για να βελτιώσουμε σημαντικά τα στατιστικά στοιχεία. Οι μέθοδοι ανάλυσης έχουν τώρα αποδειχθεί ότι επιτυγχάνουν την ακρίβεια που απαιτείται για την πλήρη εξερεύνηση του πεδίου φυσικής, συμπεριλαμβανομένης της νέας φυσικής που μέχρι στιγμής κρύβεται τόσο διακριτικά", δήλωσε ο διευθυντής του CERN για την Έρευνα και την Πληροφορική Eckhard Elsen.

⁽¹⁾ https://home.cern/about/experiments/atlas
⁽²⁾ https://home.cern/about/experiments/cms
⁽³⁾ https://home.cern/about/physics/standard-model
⁽⁴⁾ https://press.cern/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson

Το CERN (European Organization for Nuclear Research) είναι ένας από τους σημαντικότερους παγκοσμίως ερευνητικούς οργανισμούς φυσικής σωματιδίων, που βρίσκεται στα Γαλλο-Ελβετικά σύνορα με κεντρικές εγκαταστάσεις στη Γενεύη. Οι χώρες μέλη του CERN είναι: Αυστρία, Βέλγιο, Βουλγαρία, Γαλλία, Γερμανία, Δανία, Ελβετία, Ελλάδα, Ηνωμένο Βασίλειο, Ισπανία, Ισραήλ, Ιταλία, Ολλανδία, Νορβηγία, Ουγγαρία, Πολωνία, Πορτογαλία, Ρουμανία, Σλοβακία, Σουηδία, Τσεχική Δημοκρατία και Φινλανδία. Οι Κύπρος, Σερβία και η Σλοβενία είναι συνδεδεμένα μέλη (στο προπαρασκευαστικό στάδιο συμμετοχής ως πλήρη μέλη). Οι Ινδία, Λιθουανία, Ουκρανία, Πακιστάν και Τουρκία είναι συνδεδεμένα μέλη. Οι Ευρωπαϊκή Ένωση, ΗΠΑ, Ιαπωνία, JINR, Ρωσία και UNESCO συμμετέχουν ως παρατηρητές.

Δείτε το Δελτίο τύπου
Μετάφραση: Ελένη Χατζηχρήστου
European Particle Physics Communication Network (EPPCN)

...πίσω στον κατάλογο του LHC

...πίσω στον κατάλογο των Δελτίων Τύπου