Fizycy znaleźli ślady istnienia „sąsiada” bozonu Higgsa

Analizując dane z Wielkiego Zderzacza Hadronów, naukowcy odkryli ślady istnienia nieznanego wcześniej ciężkiego bozonu cechującego.

Odkrycie bozonu Higgsa było wielkim triumfem Modelu Standardowego, ale jego odkrycie nie położyło kresu innym nośnikom fundamentalnych oddziaływań o podobnych masach i właściwościach. Teraz pojawiły się dowody na to, że takie bozony mogą istnieć. Istnieje wiele teorii rozszerzających Model Standardowy - teorię opisującą większość oddziaływań wszystkich cząstek elementarnych znanych nauce. Teorie te sugerują, że oprócz odkrytych już nośników oddziaływań istnieją superciężkie bozony. 

Ich rolę przypisują sobie oba ciężkie odpowiedniki bozonu Higgsa w teoriach z dwiema „boskimi cząstkami” i innymi obiektami mikroświata. Jednak do tej pory fizycy nie byli w stanie znaleźć ani jednego wiarygodnego śladu ich istnienia. Fizycy pod kierunkiem profesora Uniwersytetu w Zurychu Andreasa Crivellina otrzymali pierwszy taki dowód podczas analizy danych, które zostały zebrane przez detektory ATLAS i CMS podczas ostatniego cyklu pracy LHC.

Image

Naukowcy skoncentrowali swoje wysiłki na poszukiwaniu śladów rozpadu jeszcze nieodkrytych ciężkich bozonów, których masa może być kilkakrotnie większa od masy bozonu Higgsa. W przebiegu rozpadów tych cząstek, na co wskazują obliczenia fizyków teoretycznych, powinny pojawić się „boskie cząstki” i jeszcze jeden rodzaj nieodkrytych jeszcze cząstek, zbliżony masą i innymi cechami do bozonu Higgsa.

Z kolei rozpady tych bozonów spowodują powstanie par wysokoenergetycznych fotonów lub par cząstek odwrotnie naładowanych i zawierających superciężkie tak zwane „ładne” kwarki. Opierając się na tych pomysłach, Crivellin i jego koledzy próbowali znaleźć ślady tych ciężkich bozonów w dostępnych danych z LHC.

Udało im się znaleźć ślady takich rozpadów, których analiza wskazuje na istnienie nieznanego wcześniej bozonu, bardzo zbliżonego masą do „boskiej cząstki” Higgsa (odpowiednio 151 GeV i 125 GeV). Są na to wskazówki zarówno w danych ATLAS, jak iw pomiarach CMS, a ich istotność statystyczna prawie osiąga poziom odkrycia -jeden błąd na 1,5 miliona prób.

Jak liczą fizycy, w przyszłym roku uzyskają brakujące dane w toku kolejnych obserwacji rozpadów różnych cząstek zawierających „ładne” kwarki, a także innych konsekwencji zderzeń cząstek w pierścieniu zderzacza. Potwierdzenie odkrycia „sąsiada” bozonu Higgsa pomoże wyjaśnić niektóre z dobrze znanych i niedawno odkrytych anomalii we właściwościach i zachowaniu mezonów i innych cząstek.