Noile date oferă o imagine mai clară a bosonului Higgs

CHICAGO — Este o boson Higgs pentru fizicienii particulelor, care valorifică cele mai noi date de la Large Hadron Collider pentru a aprofunda mai mult în proprietățile particulei. Oamenii de știință sunt atenți la orice abateri de la modelul standard al fizicii particulelor, teoria generală care descrie particulele elementare și interacțiunile lor.

Descoperirea bosonului Higgs în 2012 (SN: 28/07/12, p.5) a completat ultima bucată rămasă din modelul standard, ajutând la explicarea modului în care particulele elementare își obțin masa. Cu cele mai noi date de la LHC, lângă Geneva, oamenii de știință au stabilit proprietățile lui Higg la energia proaspăt amplificată a LHC. Rezultatele „întăresc cartea de identitate a Higgs”, spune Tiziano Camporesi, purtător de cuvânt al CMS, unul dintre experimentele LHC. Camporesi a discutat despre noile rezultate pe 8 august la Conferința Internațională de Fizica Energiei Înalte.

Civizorul sparge acum protoni împreună cu 13 trilioane de electroni volți de energie – cu 60 la sută mai mare decât înainte. LHC a scuipat mai mulți bosoni Higgs la aceste energii mai înalte decât a făcut-o în timpul în care a funcționat la energia sa inferioară. Cu noile date, oamenii de știință au confirmat proprietățile lui Higgs care au fost măsurate anterior la energii mai mici, cum ar fi masa lui (aproximativ 125 de miliarde de electroni volți) și spinul său (0) – o versiune cuantică a momentului unghiular.

Dar fizicienii caută și mai adânc, în speranța de a descoperi anomalii care ar putea duce la explicații pentru fenomene pe care modelul standard nu le poate explica – cum ar fi materia întunecată neidentificată care pătrunde în cosmos sau preponderența cosmică a materiei asupra antimateriei.

Sortarea sortimentului de procese care generează un Higgs este primul pe ordinea de zi. La energii mai mari, anumite procese rare devin mai proeminente. În special, oamenii de știință caută un boson Higgs produs împreună cu doi quarci de top. Cuarcii de top sunt cea mai grea varietate dintre cei șase quarci, care formează particule mai mari precum protonul și neutronul. Oamenii de știință au văzut indicii ale procesului, deși nu sunt suficiente pentru a îndeplini cerințele stricte pentru o detecție definitivă. Oamenii de știință de la ATLAS calculează o șansă de doar 3 la 1.000 de a observa astfel de indicii întâmplător, dacă procesul nu are loc.

O altă modalitate de a sonda Higgs este prin detectarea unor noi moduri în care se poate degrada. Oamenii de știință au văzut dezintegrarea lui Higgs în doi fotoni – sau particule de lumină – de exemplu. Dar, conform teoriei, bosonii Higgs ar trebui să se descompună peste jumătate din timp în quarci de fund, al doilea cel mai greu tip de quarc. Dar quarcii de fund sunt produși în număr abundent de alte procese de la LHC, așa că este dificil să se elimine dovezile bosonilor Higgs din resturile de quarcuri de fund pe care le produc. Confirmarea definitivă a degradarii rămâne evazivă. „Acesta este un loc în care căutăm foarte mult noile date”, spune David Charlton de la Universitatea din Birmingham din Anglia, purtătorul de cuvânt al experimentului ATLAS de la LHC.

Comparând rezultatele noilor date de energie mai mare cu rezultatele anterioare ale LHC, fizicienii pot studia modul în care aceste procese se schimbă cu energia și dacă sunt de acord cu teoria. În noul set de date, totul pare în ordine.

Multe teorii care urmăresc să peticească găurile din modelul standard prezic bosoni Higgs suplimentari, iar oamenii de știință caută acum acești veri Higgs mai grei. „Cine să spună că există doar unul? Ar putea fi mai multe”, spune cercetătorul ATLAS Carl Gwilliam de la Universitatea Liverpool din Anglia.

Până acum, Higgs a trecut toate testele oamenilor de știință, rămânând constant în concordanță cu predicțiile teoretice. „Chiar poate fi atât de simplu?” Nigel Lockyer, directorul laboratorului de fizică Fermilab din Batavia, Illinois, a întrebat într-un briefing pentru presă. „Când stăm și bem cafea noaptea, despre asta vorbim.” Cercetarea lui Higgs, a spus el, este departe de a fi finalizată.