Ensimmäiset todisteet harvinaisen Higgsin bosonin hajoamisesta on löydetty

Jännittävä läpimurto Large Hadron Colliderissa (LHC) on antanut tutkijoille mahdollisuuden tehdä uskomattoman löydön, joka voi muuttaa perusteellisesti ymmärrystämme hiukkasfysiikasta. ATLAS- ja CMS-yhteistyö, joka on työskennellyt väsymättä Higgsin bosonin monumentaalisen löydön jälkeen vuonna 2012, ovat yhdistäneet voimansa löytääkseen ensimmäiset kiusaavat todisteet poikkeuksellisesta ilmiöstä: Higgsin bosonin hajoamisesta Z-bosoniksi ja fotoniksi.

Higgsin bosoni, jota usein kutsutaan "jumalahiukkaseksi", on perushiukkanen, joka antaa muille hiukkasille massan. Sen ominaisuuksien ja sen hajoamisen muiksi hiukkasiksi ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää universumin mysteerien selvittämisessä. Higgsin bosonin äskettäin havaittu hajoaminen voi tarjota epäsuoraa näyttöä muiden kuin hiukkasfysiikan vakiomallin ennustamien hiukkasten olemassaolosta. Tämä malli kuvaa perushiukkasia ja niiden vuorovaikutuksia.

Standardimallin mukaan, jos Higgsin bosonin massa on noin 125 miljardia elektronivolttia, noin 0,15 % Higgsin bosoneista hajoaa Z-bosoniksi ja fotoniksi. Standardimallin laajennukset tarjoavat kuitenkin vaihtoehtoisia vaimenemisnopeuksia. Siksi hajoamisnopeuden tarkka mittaus on tiedon aarreaitta, joka valaisee fysiikkaa standardimallin lisäksi ja arvoituksellisen Higgsin bosonin todellista luonnetta.

Ennen tämän vallankumouksellisen löydön tekemistä ATLAS- ja CMS-tiimit tutkivat itsenäisesti HAC:n protonien ja protonien välisistä törmäyksistä kerättyjä tietoja. He kampasivat huolellisesti törmäystapahtumia etsiessään merkkejä Higgsin bosonin hajoamisesta Z-bosoniksi ja fotoniksi. Heidän strategioihinsa sisältyi Z-bosonin tunnistaminen sen hajoamisen kautta elektronipareiksi tai myoneiksi (raskaammat elektronien serkut), mikä tapahtuu noin 6,6 % ajasta.

Menestyksen avaimen tiedemiehet tunnustivat hajoamistuotteiden kokonaismassan jakautumisen tunnusomaiseksi piirteeksi – kapeaksi piikin tasaisella pohjalla. Herkkyyden lisäämiseksi ryhmät luokittelivat tapahtumat Higgsin bosonin tuotantoprosessien ominaisuuksien perusteella. He käyttivät kehittyneitä koneoppimistekniikoita erottaakseen todelliset signaalit taustamelusta.

Tämä yhteistyö lisäsi huomattavasti heidän haun tilastollista tarkkuutta ja kattavuutta, mikä johti ensimmäisiin vakuuttaviin todisteisiin Higgsin bosonin hajoamisesta Z-bosoniksi ja fotoniksi.

Vaikka tulos ei täytä yleisesti hyväksyttyä 5 keskihajonnan vaatimusta pätevälle havainnolle, löydön tilastollinen merkitsevyys on 3,4 keskihajontaa. Lisäksi mitattu signaalinopeus ylitti Standard Model -ennusteen 1,9 standardipoikkeamalla, mikä aiheutti entisestään jännitystä fyysikoissa.

Tämä vallankumouksellinen löytö vie meidät lähemmäksi maailmankaikkeuden salaisuuksien paljastamista ja haastaa nykyisen ymmärryksemme hiukkasfysiikasta. HAC:ssa meneillään oleva tutkimus lupaa vielä syvempiä löytöjä, kun tutkijat jatkavat ihmistiedon rajojen työntämistä sukeltamalla hiukkasten vuorovaikutuksen salaperäiseen maailmaan. Kun lähdemme tälle poikkeukselliselle matkalle, odotamme innolla seuraavaa lukua pyrkimyksemme ymmärtää olemassaolomme perustavanlaatuisia rakennuspalikoita.

Lue myös:

• Fyysikot simuloivat mustaa aukkoa laboratoriossa, ja sitten se alkoi hehkua
• Tutkijat ovat kehittäneet robottimehiläisen, joka lentää kuin oikea mehiläinen