Új dolgok derültek ki a Higgs bozonokról

A Higgs mező egy végtelen óceánként húzódik minden anyagot körülvéve. Néhány részecske szivacsként szív magába tömeget, míg mások átrepülnek rajta.

Higgs elmélet arra nyújt egy elegáns és egyszerű magyarázatot, hogy miért eltérő a különböző részecskék tömege. Azonban eddig a Higgs elmélet előrejelzéseinek egy részét még kísérletileg nem igazolták. Ezért a Nagy Hadronütköztetőn dolgozó fizikusok mikroszkóp alá helyezték a Higgs bozont, hogy meghatározzák milyen szerepe van a részecskék rendszerében.

Az már ismert, hogy a mező nagy erejű részecskékkel is kapcsolatban van – ez segített a felfedezésében is – viszont a kutatók most azt igyekeznek megállapítani, hogy milyen kapcsolatban vannak a fermionokkal. A fermionok olyan részecskék, melyek láthatatlanul alkotják az atomok alapstruktúráját ezzel szemben a bozonok az erő fizikai megnyilvánulásai, amelyek összetartják a fermionokat.

2014-ben a CMS kísérletileg megmutatta, hogy kapcsolat van a Higgs bozonok és a fermionok között, megmérték milyen ütemben bomlanak tau leptonokká – melyek az elektronok nehezebb rokonai. Később a CMS és az ATLAS kísérletei igazolták, hogy a Higgs bozonok bottom kvarkokká is bomlanak és most hogy milyen kapcsolatuk van a top kvarkokkal.

“Higgs bozonok és a top kvarkok közötti kapcsolat azért különösen érdekes mert a top kvarkok a valaha felfedezett legnehezebb részecskék,” mondta Patty McBride, az USA Energetikai Hivatalának Fermi Nemzeti Gyorsítólaborjától. “A ‘tömeg adójaként’ a Higgs bozon hatalmas mennyiségben kell hogy jelen legyen a top kvarkoknál.”

Mivel a top kvarkok lénylegesen nagyobbak a Higgs bozonoknál, ezért lehetetlen lenne, hogy a bozonok bomlása top kvarkokat eredményezzen. Szerencsére van egy másik módszer arra, hogy megállapítsák a Higgs bozonok és a top kvarkok közötti kölcsönhatást; mégpedig azoknak a ritka eseteknek a vizsgálata, amikor szimultán jönnek létre a top kvarkok és a Higgs bozonok.

“A higgs bozonok létrejötte már önmagában is ritka – viszont a bozonok top kvarkokkal történő együttes létrejötte az egyik legritkább és nagyjából az LHC (Nagy Hadronütköztető) Higgs bozonokat létrehozó eseményeinek 1 százalékát teszik ki,” Chris Neu, Virginia Egyetem fizikusa, aki részt vett az adatok vizsgálatában.

Az új tanulmányban a kutatók beszámolnak arról, hogy statisztikailag jelentős mennyiségű olyan eseményt találtak, amikor a Higgs bozonok létrejötte mellett két top kvark is keletkezett. Ezekhez az eredményekhez a CMS csapata az adatbázisban a Higgs bozonoknak tulajdonított jeleket kutatta.

“A top kvarkok szinte csakis bottom kvarkokká és W bozonokká bomlanak,” mondta Neu. “A Higgs bozon ezzel szemben egy széles spektrumnyi bomlási móddal rendelkezik, közöttük a bottom kvark párokká, W bozonokká, tau leptonokká, fotonokká és még sok mássá. Ez, ahhoz vezet, hogy több különböző lenyomata van a két top kvark és a Higgs bozonokat eredményező eseményeknek. Mi megkerestük az összes ilyet, majd az eredmények összesítésével elvégeztük a végső elemzést.”

A kutatók szerint a kapcsolat további vizsgálat még sokat árulhat el a Higgs bozonok és más részecskék kapcsolatáról is és például fontos szerepe lehet a sötét anyag kutatásban is illetve a standard modell kiterjesztésében is.

Forrás: journals.aps.org ; arxiv.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.