Minęło już sześć lat od odkrycia bozonu Higgsa, a naukowcy dopiero teraz zdołali zaobserwować jego rozpad na podstawowe cząstki, tzw. kwarki dolne. Odkrycie, którego dokonano w Wielkim Zderzaczu Hadronów z pomocą detektorów ATLAS i CMS, jest zgodne z hipotezą, że wszechprzenikające pole kwantowe bozonu Higgsa również nadaje masę kwarkowi dolnemu.

Model Standardowy przewiduje, że w 60% przypadków, bozon Higgsa rozpada się na parę kwarków dolnych. Naukowcy musieli przetestować to założenie, ponieważ rezultat mógł poprzeć, lub ewentualnie odrzucić Model Standardowy. Jednak zaobserwowanie rozpadu bozonu Higgsa nie jest łatwe, ponieważ istnieje wiele metod wytwarzania kwarków dolnych podczas kolizji protonowych. Powoduje to, że trudno jest odizolować sygnały zaniku bozonu Higgsa z „szumu” tła.

Podczas najnowszych eksperymentów udało się jednak wyodrębnić ten sygnał. Fizycy połączyli dane, które zgromadziły detektory ATLAS i CMS podczas pierwszego i drugiego rozruchu Wielkiego Zderzacza Hadronów, który wykonywał zderzenia z energią 7, 8 i 13 teraelektronowoltów (TeV), a następnie przeprowadzili ich złożoną analizę. Rezultatem tych badań było wykrycie rozpadu bozonu Higgsa na parę kwarków dolnych z dokładnością przekraczającą 5 odchyleń standardowych. Zmierzono również szybkość zaniku, która jest zgodna z prognozami Modelu Standardowego.

Źródło: ATLAS/CERN

Powyższe odkrycie jest kamieniem milowym w eksploracji bozonu Higgsa. Karl Jakobs, rzecznik prasowy eksperymentu ATLAS powiedział, że dokonana obserwacja pokazuje, iż detektory ATLAS i CMS osiągnęły głębokie zrozumienie danych oraz kontrolę środowisk, przewyższając wszelkie oczekiwania. ATLAS zaobserwował wszystkie sprężenia bozonu Higgsa z ciężkimi kwarkami i leptonami trzeciej generacji, a także wszystkie główne tryby produkcji. Joel Butler, rzecznik prasowy eksperymentu CMS wskazał, że od czasu ubiegłorocznej pierwszej pojedynczej obserwacji rozpadu bozonu Higgsa do leptonów tau, detektory ATLAS i CMS obserwowały, jak z bozonu powstają najcięższe fermiony: tau, kwarki górne, a teraz również kwarki dolne.

Przy większej ilości danych, eksperymenty poprawią precyzję tych i innych pomiarów oraz zbadają rozpad bozonu Higgsa na pary znacznie mniej masywnych fermionów, zwanych mionami. Naukowcy będą również poszukiwać ewentualnych odchyleń w danych, które mogą wskazać na fizykę poza Modelem Standardowym.

Wiadomość pochodzi z portalu tylkonauka.pl