Fyrstu vísbendingar um rotnun hins sjaldgæfa Higgs-bósons hafa fundist

Spennandi bylting í Large Hadron Collider (LHC) hefur gert vísindamönnum kleift að gera ótrúlega uppgötvun sem gæti í grundvallaratriðum breytt skilningi okkar á eðlisfræði agna. ATLAS og CMS samstarfið, sem hefur virkað sleitulaust síðan hin stórkostlega uppgötvun Higgs bóseinsins fannst árið 2012, hafa sameinast um að finna fyrstu hrífandi vísbendingar um óvenjulegt fyrirbæri: rotnun Higgs bósonsins í Z bóson og ljóseind.

Higgs-eindin, oft kölluð „Guðsögnin“, er grundvallarögnin sem gefur öðrum ögnum massa. Að skilja eiginleika þess og hinar ýmsu leiðir sem það sundrast í aðrar agnir er mikilvægt til að afhjúpa leyndardóma alheimsins. Nýlega sást rotnun Higgs bósonsins getur gefið óbeina vísbendingar um tilvist annarra agna en þær sem staðlaða eðlisfræðilíkanið spáir fyrir um. Þetta líkan lýsir grundvallarögnum og samskiptum þeirra.

Samkvæmt stöðluðu líkaninu, ef Higgs-bósón hefur massa upp á um 125 milljarða rafeindavolta, rotna um 0,15% af Higgs-bósónum í Z-bósón og ljóseind. Hins vegar bjóða viðbætur við staðlaða líkanið upp á aðra hrörnunartíðni. Þess vegna er nákvæm mæling á hrörnunarhraðanum fjársjóður þekkingar sem varpar ljósi á eðlisfræði umfram staðlaða líkanið og hið sanna eðli hins dularfulla Higgs-bósons.

Áður en þessi byltingarkennda uppgötvun var gerð, skoðuðu ATLAS og CMS teymið sjálfstætt gögn sem safnað var frá árekstrum á milli róteinda í HAC. Þeir kembdu árekstrana vandlega og leituðu að merkjum um rotnun Higgs-bósonsins í Z-bóson og ljóseind. Aðferðir þeirra fólu í sér að bera kennsl á Z-bósónið í gegnum rotnun þess í rafeindapör eða múon (þyngri frændur rafeinda), sem á sér stað um 6,6% tilvika.

Lykillinn að velgengni var viðurkenndur af vísindamönnum sem einkennandi eiginleika - mjór toppur á sléttum bakgrunni - í dreifingu heildarmassa rotnunarafurða. Til að auka næmni flokkuðu liðin atburði út frá eiginleikum Higgs-bósónframleiðsluferla. Þeir notuðu háþróaða vélanámstækni til að greina raunveruleg merki frá bakgrunnshljóði.

Þessi samvinna jók til muna tölfræðilega nákvæmni og umfjöllun um leit þeirra, sem leiddi til fyrstu sannfærandi sönnunargagna fyrir rotnun Higgs bósonsins í Z bóson og ljóseind.

Þrátt fyrir að niðurstaðan sé undir almennt viðurkenndri kröfu um 5 staðalfrávik fyrir gilda athugun, státar niðurstaðan af tölfræðilegri marktekt upp á 3,4 staðalfrávik. Að auki fór mældur merkjahraði 1,9 staðalfrávikum yfir spá Standard Model, sem olli enn meiri spennu meðal eðlisfræðinga.

Þessi byltingarkennda uppgötvun færir okkur nær því að opna leyndarmál alheimsins og ögrar núverandi skilningi okkar á eðlisfræði agna. Áframhaldandi rannsóknir hjá HAC lofa enn dýpri uppgötvunum þar sem vísindamenn halda áfram að ýta á mörk mannlegrar þekkingar með því að kafa inn í dularfulla svið agnasamskipta. Þegar við leggjum af stað í þessa ótrúlegu ferð hlökkum við til næsta kafla í leit okkar að því að skilja grundvallarbyggingareiningar tilveru okkar.

Lestu líka:

• Eðlisfræðingar líktu eftir svartholi á rannsóknarstofunni og þá fór það að glóa
• Vísindamenn hafa þróað vélmenni sem flýgur eins og alvöru