Dovezile pentru noi particule legate de Higgs dispar

O nouă analiză a datelor de la ciocnitorul de particule care a eliberat bosonul Higgs a spulberat speranța fizicienilor că o altă particulă nouă ar fi apărut din schijele subatomice.

„Am aflat că nu se ascunde nicio particulă Godzilla evidentă cu Higgs”, spune Tim Tait, un fizician teoretician la Universitatea din California, Irvine. „Acum va trebui să căutăm semne mai subtile ale unor noi particule.” Descoperirea particulelor dincolo de Higgs ar putea ajuta fizicienii să înțeleagă componentele misterioase ale universului, cum ar fi materia întunecată, care ține galaxiile împreună, dar nu absoarbe, reflectă sau emite lumină.

În iulie 2012, fizicienii de la Large Hadron Collider, sau LHC, de lângă Geneva, au anunțat descoperirea mult căutatului boson Higgs (SN: 28.07.12, str. 5). Higgs fusese ultima particulă care încă nu a fost detectată dintre cele prezise de teoria principală a fizicii particulelor, cunoscută drept modelul standard.

CMS și ATLAS, cele două detectoare gigantice LHC care au descoperit Higgs în resturile create de două fascicule de protoni care se ciocnesc, nu au observat particula direct. În schimb, s-au concentrat pe șrapnelul produs atunci când un Higgs se descompune, după ce acesta prinde existență pentru mai puțin de o miliardime de trilionime de secundă. Bosonii Higgs se pot descompune în mai multe moduri și, într-un singur scenariu, un Higgs se transformă rapid într-una dintre cele două particule, un quarc de top sau un boson W, care, la rândul lor, s-ar rupe imediat în doi fotoni detectabili cu viață lungă.

Acei fotoni au creat o mulțime de entuziasm după anunțul din 2012. Printre multiplele produse de descompunere Higgs care au ajutat la dovedirea existenței particulei, fotonii au fost singurii care au apărut mai des decât a prezis modelul standard. Datele atât de la CMS, cât și de la ATLAS au dezvăluit acest exces de fotoni intrigant, ceea ce sugerează că un boson Higgs s-ar putea descompune într-o a treia particulă, una necunoscută fizicii, care s-ar descompune apoi în mai mulți fotoni.

„Am fost cu toții puțin plini de speranță”, spune Pierre Savard, un fizician al particulelor de la Universitatea din Toronto, care co-conduce grupul de fizică Higgs al experimentului ATLAS. Cel puțin 100 de cercetători au oferit idei pentru particule ipotetice care ar putea produce rezultatele fotonilor CMS și ATLAS, estimează Tait.

Dar, pe măsură ce LHC-ul continua să funcționeze, datele fotonilor au început să pară mai puțin neobișnuite. Anul trecut, CMS și-a actualizat datele și a constatat că excesul de fotoni a dispărut. Fizicienii încă îl mai aveau pe ATLAS ca un far de speranță pentru o nouă particule – până acum. Într-un studiu postat pe 29 august pe arXiv.org, fizicienii care lucrează la ATLAS raportează că semnalul de fotoni în exces a dispărut și în datele lor. „Nu avem indicii puternice de fizică nouă”, spune Savard.

În timp ce Tait admite că ar fi fost interesant dacă excesul de fotoni ar fi rezistat, el subliniază că există o mulțime de oportunități de descoperire în viitorul apropiat. Multe teorii care presupun noi particule și forțe prezic doar abateri subtile de la modelul standard în datele LHC – efecte care sunt prea mici pentru a fi eliminate până când sunt și mai multe date la îndemână.

Și multe alte date sunt pe drum. LHC a fost închis în februarie 2013 pentru upgrade, dar va relua distrugerea particulelor în primăvara anului 2015 (SN Online: 23.06.14). Ciocnitorul îmbunătățit va lovi protonii împreună la energii mai mari, dezvăluind poate particule mai grele inaccesibile LHC-ului de prima generație. În plus, coliziunile vor avea loc mai frecvent, oferind mai multe date pentru a ajuta fizicienii să separe semnalul de zgomot. „Pentru a găsi particule noi, vrem să-i oferim tot ce avem”, spune Tait.