Bozon Higgsa
Bozon Higgsa jest jedyną cząstką Modelu Standardowego, której istnienie wciąż jeszcze nie jest w pełni potwierdzone - więcej szczegółów można znaleźć TUTAJ. Jednakże w lipcu 2012 r. eksperymenty ATLAS i CMS ogłosiły odkrycie nowego bozonu o masie około 125 GeV, który może być długo oczekiwanym bozonem Higgsa.
Model Standardowy nie podaje masy bozonu Higgsa. Pozwala jednak obliczyć, jak często powinien być produkowany i w jaki sposób rozpadać się na znane cząstki, gdyby miał jakąś określoną masę. Na poniższym rysunku zostało przedstawione na jakie cząstki powinien rozpadać się bozon Higgsa o masie 125 GeV.
Bozon Higgsa jest cięższy nawet od bozonu Z poznanego wcześniej i ma bardzo krótki czas życia. Przed rozpadem może więc przebyć jedynie bardzo krótki dystans - nie ma więc szansy na bezpośrednie zaobserwowanie go w eksperymencie ATLAS, ani w żadnym innym detektorze cząstek.
Bozon Higgsa może być produkowany w LHC w zderzeniach proton-proton o wielkiej energii. ATLAS i CMS zaobserwowały rozpady na: (i) dwa bozony Z, dające dwie pary naładowanych leptonów (ii) dwa fotony, oraz (iii) dwa bozony W, dające dwa naładowane leptony i dwa neutrina.
W ćwiczeniu Z będzie szansa na szukanie rozpadów (i) i (ii) bozonu Higgsa oraz na częściowe powtórzenie tego, co robili fizycy z ATLASa w CERN.
Pewne zdziwienie może powodować to, że jest mowa o odkryciu cząstki “podobnej do bozonu Higgsa” zamiast o odkryciu “prawdziwego” bozonu Higgsa. Wynika to z ostrożnego podejścia naukowego. Co prawda zostały zaobserwowane rozpady na pary ZZ, W+W- oraz γγ, nie ma jednak jeszcze potwierdzenia rozpadów na leptony i kwarki, a zwłaszcza na parę kwarków b i parę leptonów tau.
Ale dlaczego wykryte zostały rozpady tak rzadkie jak H→γγ(z prawdopodobieństwem 0.2%), a nie zaobserwowano znacznie częstszych rozpadów H→bb̅ (z prawdopodobieństwem 57%)? Ten drugi rodzaj rozpadów bozonu Higgsa prowadzi do powstania dwu dżetów cząstek, dlatego jest je trudno oddzielić od wielokrotnie częstszej produkcji dżetów wynikającej z oddziaływań silnych dominujących w zderzeniach proton-proton.
Za jakiś czas, być może w kolejnych Warsztatach Masterclass, będzie można badać takie rozpady cząstki Higgsa. Na razie możemy życzyć szczęścia w poszukiwaniach cząstki “podobnej do bozonu Higgsa” w rozpadach na ZZ i γγ.
Czy nie jest to wspaniałe, że zaledwie parę miesięcy od ogłoszenia odkrycia masz szansę samodzielnie przyjrzeć mu się dokładniej?
TUTAJ można dowiedzieć się więcej o cząstce Higgsa. W Modelu Standardowym występuje pole Higgsa, nadające masę wszystkim cząstkom, z którym powiązany jest bozon Higgsa, cząstka za spinem 0. To właśnie tej cząstki poszukujemy w LHC.