Noua măsurătoare a bosonului Higgs, cea mai precisă făcută vreodată

Atunci când fluxurile de protoni ultra-rapizi intră în coliziune, un boson Higgs poate apărea pentru o clipă înainte de a se dezintegra în particule mai ușoare. În acel moment, fizicienii pot lucra invers pentru a estima masa a ceea ce ar putea fi cea mai importantă și totuși cea mai misterioasă particulă din Modelul Standard. Așa a fost făcută noua măsurătoare a bosonului Higgs.

După ce au analizat rezultatele unui număr uluitor de coliziuni de protoni utilizând Large Hadron Collider (LHC), noua măsurătoare a bosonului Higgs este cea mai precisă valoare înregistrată pănă acum.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Prima dată raportate în iulie, cele mai recente măsurători provin dintr-un interval de patru ani în care se estima că au fost produse aproximativ 9 milioane de particule de bosoni Higgs la LHC, cel mai mare și cel mai puternic accelerator de particule din lume. Cu toate acestea, doar o parte infimă dintre acești bosoni a fost observată experimental.

Noua măsurătoare a bosonului Higgs îi ajută enorm pe fizicieni

Cu toate acestea, a fost suficient pentru o echipă internațională de cercetători care lucrează la experimentul ATLAS, unul dintre cele două detectoare de la LHC, să obțină cele mai precise măsurători ale masei bosonului Higgs până acum, subliniază Science Alert.

Higgs este o particulă destul de interesantă: apare dintr-un câmp cuantic care se propagă prin întreg Universul, conferindu-le altor particule fundamentale masa lor. În timp ce masele altor particule din Modelul Standard de fizică pot fi deduse din teorie, fizicienii trebuie să facă experimente pentru a determina masa bosonului Higgs.

A avea o măsurătoare precisă este crucial, dată fiind importanța acestei măsurători în înțelegerea altor interacțiuni ale particulelor. Masa relativ mare a sa a făcut ca observarea bosonului Higgs să fie destul de solicitantă, totuși măsurătorile actuale ale masei bosonului sunt de trei ori mai mici decât sugerează modelele, conform predicțiilor.

În timp ce aceste discrepanțe nu sunt încă rezolvate, aceste ultime măsurători rafinează cele mai bune estimate ale masei bosonului Higgs, care influențează modul în care interacționează cu alte particule și cu el însuși.

Ce precizie are noua măsurătoare?

Cercetătorii au combinat mai multe măsurători ale masei bazate pe descompunerea particulei cu calibrări mai precise, pentru a obține o masă a bosonului Higgs de 125,11 gigaelectronvolți (GeV), cu o incertitudine de 0,11 GeV. Aceasta este în scădere față de o masă de 125,35 GeV și o precizie de 0,12% în 2019.

„Acest rezultat reprezintă în prezent cea mai precisă măsurare a masei bosonului Higgs, atingând o precizie de 0,09% pentru această cantitate fundamentală”, scriu membrii colaborării ATLAS în lucrare.

În mod important, estimarea echipei reduce încă un nivel de incertitudine statistică și sistematică al masei Higgs, incertitudine care lăsa anterior destul spațiu pentru interpretarea datelor. Cu noua măsurătoare a bosonului Higgs, fizicienii pot testa predicțiile Modelului Standard al Fizicii Particulelor și pot detecta posibile devieri dacă există.

Chiar în 2022, de exemplu, cea mai precisă măsurătoare făcută vreodată masei bosonului W a expus câteva goluri posibile în Modelul Standard, care rămâne cel mai bun model de lucru al particulelor fundamentale și al interacțiunilor lor. Masa bosonului W era cu șapte deviații standard mai mică decât predicția modelului, un rezultat la care nimeni nu se aștepta.

Ce poate dezvălui noua măsurătoare a bosonului Higgs?

Deviații ca acestea sugerează existența unor fenomene noi sau necunoscute dincolo de Modelul Standard, care nu explică totul despre Univers. Cu toate acestea, precis nu înseamnă și exact; este posibil ca măsurătorile să fie greșite, nu teoria.

În ceea ce privește bosonul Higgs, în ciuda acestor ultime măsurători, fizicienii încă nu au fixat nici măcar proprietățile sale. Pentru început, bosonul Higgs nu apare cu aceeași masă de fiecare dată, ci are o varietate de mase posibile, pe care fizicienii le numesc „lățime”. În 2022, oamenii de știință au rafinat estimările lățimii bosonului Higgs cu o precizie mai mare decât oricând.

Dar prin obținerea de estimări din ce în ce mai fine ale masei bosonului Higgs, fizicienii se apropie de răspunsuri la câteva întrebări dificile despre particula enigmatică, cum ar fi: interacționează bosonul Higgs cu el însuși așa cum prevede Modelul Standard? Și cum se leagă de alte particule?

Întrebări și mai extravagante includ: Există versiuni diferite ale bosonului Higgs pe care încă nu le-am descoperit și ar putea fi bosonul Higgs o poartă către înțelegerea materiei întunecate, substanța misterioasă care umple Universul, dar pe care nimeni nu a văzut-o vreodată?

Desigur, fizicienii încă sunt în căutarea altor particule care ar putea explica uimitorul caracter ușor al bosonului Higgs, o anomalie care i-a urmărit încă de la descoperirea bosonului, în 2012.

Cu upgrade-urile recente ale LHC finalizate, concepute pentru a crește energia și intensitatea coliziunilor de particule, și cu mai multe upgrade-uri planificate în viitor, cine știe ce va ieși la iveală?

Studiul a fost publicat în Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Cât timp va exista Pământul?

A fost descoperită o planetă care nu ar trebui să existe

O galaxie dispărută a reapărut și a răsturnat tot ce știam despre evoluția galactică

O stea misterioasă aflată în centrul Căii Lactee ar fi ajuns aici dintr-o altă galaxie