Primele dovezi ale unei descompuneri rare a bosonului Higgs, descoperite de fizicienii de la CERN

Fizicienii de la CERN au descoperit primele dovezi ale unei descompuneri rare a bosonului Higgs, extinzând înțelegerea noastră despre ciudatul univers cuantic. Cercetarea oferă dovezi pentru ceva ce oamenii de știință au prezis cu mult timp în urmă.

În 2012, Premiul Nobel pentru fizică a fost acordat pentru detectarea bosonului Higgs, o particulă subatomică prezisă de Modelul Standard al fizicii particulelor cu aproape 50 de ani înainte. Bosonul Higgs nu trăiește foarte mult, descompunându-se rapid în particule mai puțin masive, cum ar fi doi fotoni (particule de lumină).

• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee
• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?

Acum, cercetătorii care folosesc ATLAS și CMS la LHC (Large Hadron Collider) al CERN, din Elveția, au găsit dovezile unei descompuneri rare a bosonului Higgs, într-un foton și doi leptoni, un tip de particulă elementară care poate fi încărcată sau neutră.

Electronii și muonii, un tip similar de particule subatomice, sunt două exemple de leptoni încărcați.

Mai exact, fizicienii au găsit dovezi că bosonul Higgs se poate descompune fie într-un foton și într-o pereche de electroni, fie într-un foton și o pereche de muoni cu sarcină opusă.

Prezicerea particulelor provenite de la bosonul Higgs

Folosind Modelul Standard, oamenii de știință pot să prezică diferitele particule elementare în care bosonul Higgs se poate descompune, o dezintegrare destul de „comună” fiind doi fotoni. De asemenea, pot estima cât de des se descompune bosonul Higgs în diferite combinații de particule și este destul de rar ca bosonul Higgs să se descompună într-un foton și doi leptoni.

În acest tip de descompunere, după o durată de viață foarte scurtă, bosonul Higgs se transformă rapid într-un foton și în ceea ce oamenii de știință numesc „foton virtual”. Acel „foton virtual” se transformă imediat în ceva de genul, în acest caz, doi leptoni.

„Acest foton virtual are o masă foarte mică, diferită de zero, în timp ce fotonii obișnuiți sunt complet lipsiți de masă”, a afirmat James Beacham, fizician de particule în experimentul ATLAS de la LHC, citat de Live Science.

Un model foarte rar de descompunere a bosonului Higgs

Cei doi leptoni „ne-au lovit calorimetrul foarte aproape unul de celălalt”, a adăugat Beacham. Calorimetrul LHC este un instrument care oprește particulele care vin dintr-o coliziune de particule. Oamenii de știință pot observa și studia aceste particule atunci când sunt oprite sau „absorbite” de instrument.

În timp ce oamenii de știință au prezis că acest tip de descompunere ar trebui să existe la bosonul Higgs, noua detectare este „primul indiciu al dovezilor acestui mod foarte rar de descompunere al bosonului Higgs”, a precizat Beacham.

Totuși, a adăugat el, echipa probabil că nu va putea observa direct descompunerea rară până când nu va actualiza facilitățile pentru viitorul program LHC de înaltă luminozitate, preconizat să înceapă în martie 2022.

Depășirea Modelului Standard

Studiind descompuneri rare de acest fel, cercetătorii pot explora posibilitatea unei noi fizici care depășește Modelul Standard.

Modelul Standard explică o mulțime de lucruri despre universul nostru fizic, dar nu include gravitația sau materia întunecată, a mai spus Beacham. Se crede că materia întunecată, care nu emite lumină și nu poate fi observată direct, reprezintă aproximativ 80% din toată materia din universul cunoscut, dar oamenii de știință nu știu încă exact ce este.

Cercetarea privind descompunerea rară a bossonului Higgs a fost prezentată la un seminar public LHC și poate fi consultată pe site-ul CERN.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință folosesc Bosonul Higgs pentru a testa limitele fizicii

Fizicienii de la CERN sunt contrariați: bosonul Higgs se comportă în mod bizar

Bosonul Higgs are un nou ”prieten”. Descoperirea de la CERN poate rezolva unul dintre misterele particulelor fundamentale

Ce este Large Hadron Collider?