اولین شواهد از تجزیه بوزون کمیاب هیگز کشف شد

یک پیشرفت هیجان انگیز در برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) به دانشمندان این امکان را می دهد تا به کشفی باورنکردنی دست یابند که می تواند اساساً درک ما از فیزیک ذرات را تغییر دهد. همکاری‌های ATLAS و CMS که از زمان کشف تاریخی بوزون هیگز در سال 2012 خستگی‌ناپذیر کار کرده‌اند، برای یافتن اولین شواهد وسوسه‌انگیز از یک پدیده خارق‌العاده متحد شده‌اند: تجزیه بوزون هیگز به یک بوزون Z و یک فوتون.

بوزون هیگز که اغلب «ذره خدا» نامیده می شود، ذره ای بنیادی است که به ذرات دیگر جرم می دهد. درک خواص آن و روش های مختلف تجزیه آن به ذرات دیگر برای کشف اسرار جهان بسیار مهم است. واپاشی اخیر مشاهده شده بوزون هیگز ممکن است شواهدی غیرمستقیم برای وجود ذراتی به غیر از آنهایی که توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات پیش بینی شده است ارائه دهد. این مدل ذرات بنیادی و فعل و انفعالات آنها را توصیف می کند.

طبق مدل استاندارد، اگر بوزون هیگز جرمی در حدود 125 میلیارد الکترون ولت داشته باشد، حدود 0,15 درصد از بوزون های هیگز به یک بوزون Z و یک فوتون تجزیه می شود. با این حال، الحاقات به مدل استاندارد، نرخ‌های پوسیدگی جایگزین را ارائه می‌دهند. بنابراین، اندازه‌گیری دقیق نرخ فروپاشی گنجینه‌ای از دانش است که فیزیک فراتر از مدل استاندارد و ماهیت واقعی بوزون مرموز هیگز را روشن می‌کند.

قبل از انجام این کشف انقلابی، تیم های ATLAS و CMS به طور مستقل داده های جمع آوری شده از برخورد پروتون به پروتون در HAC را بررسی کردند. آنها با دقت وقایع برخورد را شانه زدند و به دنبال نشانه هایی از فروپاشی بوزون هیگز به بوزون Z و فوتون بودند. استراتژی آنها شامل شناسایی بوزون Z از طریق واپاشی آن به جفت الکترون یا میون (عموزاده های سنگین تر الکترون ها) بود که در حدود 6,6٪ مواقع اتفاق می افتد.

کلید موفقیت توسط دانشمندان به عنوان یک ویژگی مشخص - یک قله باریک در یک زمینه صاف - در توزیع کل توده محصولات پوسیدگی شناخته شد. برای افزایش حساسیت، تیم ها رویدادها را بر اساس ویژگی های فرآیندهای تولید بوزون هیگز طبقه بندی کردند. آنها از تکنیک های پیشرفته یادگیری ماشین برای تشخیص سیگنال های واقعی از نویز پس زمینه استفاده کردند.

این همکاری دقت آماری و پوشش جستجوی آنها را تا حد زیادی افزایش داد و منجر به اولین شواهد قانع کننده برای تجزیه بوزون هیگز به بوزون Z و فوتون شد.

اگرچه نتیجه به طور کلی از الزامات پذیرفته شده 5 انحراف استاندارد برای یک مشاهده معتبر کمتر است، این یافته دارای اهمیت آماری 3,4 انحراف استاندارد است. علاوه بر این، سرعت سیگنال اندازه گیری شده از پیش بینی مدل استاندارد با 1,9 انحراف استاندارد فراتر رفت که باعث هیجان بیشتر در بین فیزیکدانان شد.

این کشف انقلابی ما را به کشف اسرار جهان نزدیکتر می کند و درک فعلی ما از فیزیک ذرات را به چالش می کشد. تحقیقات در حال انجام در HAC نوید اکتشافات عمیق‌تری را می‌دهد، زیرا دانشمندان همچنان مرزهای دانش بشری را با کنکاش در قلمرو مرموز فعل و انفعالات ذرات پیش می‌برند. همانطور که ما این سفر خارق العاده را آغاز می کنیم، مشتاقانه منتظر فصل بعدی در جستجوی خود برای درک اجزای سازنده اساسی وجود خود هستیم.

همچنین بخوانید:

• فیزیکدانان یک سیاهچاله را در آزمایشگاه شبیه سازی کردند و سپس شروع به درخشش کرد
• محققان یک زنبور روباتی ساخته اند که مانند یک زنبور واقعی پرواز می کند