РАЗОТКРИВЕНА ВЕЗА ХИГСОВОГ БОЗОНА СА ТОП КВАРКОМ

Нови резултати АТЛАС И ЦМС експеримента на акцелератору у ЦЕРН разоткривају како Хигсов бозон интереагује са најмасивнијом познатом елементарном честицом, топ кварком, што проширује наше разумевање Хигса и поставља смернице за нову физику

 

Женева, ЦЕРН

Хигсов бозон, честица чије је постојање доказано пре пет година у ЦЕРН-овим експериментима, по природи ствари интереагује само са честицама које имају масу, али је откривено и нешто наизглед чудно – Хигс се понекад распадне и на два фотона, честице без масе. Квантна механика наиме дозовољава следећу ситуацију – Хигс се у врло кратком временском интервалу претвара у такозвани топ кварк и топ антикварк (топ је једна од шест врста кваркова који постоје, са убедљиво највећом масом). Одмах потом овај пар, кварк и антикварк, анихилирају један другог из чега настане пар фотона.

Вероватноћа овог процеса зависи од јачине интеракције између Хигсовог бозона и топ кварка која се у физици иначе назива спрезање (coupling).  Мерење такве вероватноће омогућује да се индиректно изведе вредност Хигс-топ спрезања. Са друге стране, неке тешке до сада неоткривене честице, како се то каже – честице нове физике, могле би потенцијално да учествују у оваквом процесу и да утичу на резултате, па да на тај начин буду и откривене. Зато се Хигсов бозон и сматра прозором у нову физику.

Много директнију манифестацију Хигс-топ спрезања представља врло редак процес где топ-антитоп пар емитује Хигс бозон. Резултати који су представљени прошле недеље на изузетно утицајној LHCP конференцији, ове године одржаној у Болоњи, описију овај процес такозване „ttH продукције“.

До ових резултата прво је дошла једна од ЦЕРН-ових великих међународних истраживачких група, позната као ЦМС колаборација, која је учествовала у открићу Хигс бозона на основу података из судара на Великом сударачу хадрона (LHC).  Колаборација ЦМС је прошле недеље у престижном часопису Physical Review Letters објавила резултате са статистичком сигурношћу од чак пет стандардних девијација (што се сматра јако добром статистиком).

Истовремено, друга колаборација која такође користи податке са ЦЕРН акцелератора позната као АТЛАС потврдила је овај резултат и то са још већим нивоом поверења и предала рад на објављивање. Резултати обе колаборације су конзистентни и представљају велики корак напред у разумевању особина Хигс бозона.

„Ова мерења до којих су дошле колаборације ЦМС и АТЛАС представљају снажан наговештај да Хигсов бозон игра кључну улогу у великој вредности масе топ кварка. И док је ово сигурно једно важно својство Стандардног модела, сада је први пут и експериментално потврђено са тако високом статистичком сигурношћу“, рекао је Карл Јакобс, портпарол АТЛАС колаборације.

„Тимови за анализу података у ЦМС колаборацији, као и њихове колеге из АТЛАС-а, употребили су нове приступе и напредне технике анализе да би стигли до ове прекретнице. Кад АТЛАС и ЦМС заврше прикупљање података у новембру 2018, имаћемо довољно догађаја да још детаљније  испитамо предикције Стандардног модела за ttH, да видимо има ли наговештаја нечег новог“, изјавио је Џоел Батлер, портпарол ЦМС-а.

Истраживање овог процеса представља изазов јер је изузетно редак: само 1% Хигсових бозона настаје из спрезања са топ кварком, а поврх тога, Хигс и топ кваркови се распадају на друге честице на много сложених начина. Користећи податке из судара протона на акцелератору на енергијама од 7, 8 и 13 TeV, тимови АТЛАС и ЦМС колаборације су спровели више независних потрага за ttH продукцијом, истражујући разне канале распада. Како би се максимално повећала осетљивост траженог сигнала, оба експеримента су комбиновала резултате из свих ових потрага.

 

Видео прилог о ЦЕРН открићу

https://www.youtube.com/watch?v=JFJpPpVI7u4