Higgs bosonen
Higgs bosonen er den eneste partikel i Standard Modellen, som endnu ikke er fuldt etableret - følg dette link for flere detaljer. Men i juli 2012 annoncerede ATLAS og CMS eksperimenterne ved LHC, at de havde opdaget en ny boson med en masse omkring 125 GeV, som er kompatibel med at være den længe ventede Higgs boson.
Standard Modellen siger ikke noget om hvor stor massen af Higgs bosonen er. Men for en given Higgs masse forudsiger Standard Modellen hvor ofte den bliver produceret i partikel kollisioner og hvordan den henfalder til kendte partikler. Nedenstående oversigt opsummerer hvor ofte en Higgs partikel på 125 GeV henfalder til forskellige kendte partikler.
Sådan en Higgs boson er meget tung, endda tungere end Z bosonen som du før har mødt, og den har en meget kort levetid og kan derfor kun flyve en meget kort afstand. Der er derfor ikke nogen mulighed for at observere den direkte i ATLAS eller i nogen anden partikel detektor.
Higgs bosonen kan produceres i højenergi proton-proton sammenstød ved LHC. ATLAS og CMS har observeret henfald til (i) to Z bosoner, som fører til to par ladede leptoner, til (II) to fotoner, og (iii) to W bosoner, som fører til to ladede leptoner og to neutrinoer.
I Z-stien har du muligheden for at lede efter Higgs henfald af typerne (i) og (ii) og delvist gentage hvad ATLAS fysikerne har gjort på CERN!
Man kan undre sig over hvorfor opdagelsen på CERN kaldes en ”Higgs-lignende” partikel i stedet for Higgs partiklen! Årsagen er rent videnskabelig. Selvom man har observeret henfald til ZZ, W+W- og γγ, så er henfald til leptoner og kvarker endnu ikke blevet bekræftet. Det gælder specielt henfald til par af b-kvarker og par af tau-leptoner.
Men hvorfor er det de ”sjældne” henfald, som fx H→γγ (med 0,2% sandsynlighed) som er observeret, men ikke de meget ”hyppigere” henfald H→bb̅ (med 57% sandsynlighed)? Det sidste henfald af Higgs bosonen fører til to jets af partikler som er meget svære at skelne fra den meget hyppigere produktion af normale jets, som foregår gennem den stærkeste af alle vekselvirkningerne - den stærke kraft.
Hvis du har tålmodighed kan du forhåbentlig i fremtidige Masterclasses studere den slags Higgs henfald. Men foreløbigt ønskes du held og lykke med di eftersøgning af Higgs-lignende partikler som henfalder til ZZ og γγ.
Er det ikke fantastisk, at kun få måneder efter at opdagelsen er offentliggjort, har du muligheden for at undersøge opdagelsen nærmere selv?
Følg dette link, hvis du vil vide mere om Higgs partiklen. I Standard Modellen er det Higgs feltet, der er ansvarligt for partiklernes masser. Til dette felt svarer Higgs bosonen, som er en partikel med spin 0. Det er den boson vi har søgt efter ved LHC!