Higgsov bozón
Táto krátka kapitola sa snaží aspoň trochu vám priblížiť hľadanie novej častice, o ktorej sa v poslednej dobe veľa hovorí.


Medzi novými časticami, ktoré sa na experimentoch na LHC hľadajú, je Higgsov bozón asi najslávnejší. Jeho objav môže prispieť ku konečnému potvrdeniu teórie, ktorá vznikla v 60. rokoch 20. storočia na popis mechanizmu, ktorým získavajú častice štandardného modelu hmotnosť. Podľa teoretických predstáv mali tesne po veľkom tresku všetky častice nulovú hmotnosť. Krátko nato, trilióntinu sekundy po veľkom tresku, sa v celom našom vesmíre rozprestrelo zvláštne médium, které nazývame Higgsovo pole. Od tej chvíle majú častice nenulovú hmotnosť. Celý mechanizmus si môžeme predstaviť tak, že toto médium interaguje s časticami (s rôznymi druhmi rôzne silno), čím im efektívne pri pohybe kladie odpor. Na ich urýchlenie vo vnútri média je potom potrebná sila, čo znamená, že získali hmotnosť. Elementárne častice sa v súčasnej fyzike popisujú jazykom tzv. kvantových polí (každá častica má svoje pole), teda aj s Higgsovým poľom je spojená častica - práve náš Higgsov bozón. Má značnú hmotnosť a krátku dobu života - rýchlo sa rozpadá na iné častice. Môžeme ho teda pozorovať jedine prostredníctvom jeho rozpadových produktov. Na ktoré častice sa Higgsov bozón prednostne rozpadne, závisí do veľkej miery na jeho hmotnosti. Tú však doposiaľ nepoznáme. To je dôvod, prečo fyzici hľadajú rôzne signály, ktoré prislúchajú všetkým možným rozpadom Higgsa (tzv. rozpadovým kanálom). Nasledujúci graf, založený na teoretických výpočtoch, ukazuje pomery, ktorými sa podieľajú rôzne procesy na rozpade Higgsovho bozónu, v závislosti na jeho hmotnosti. Hodnoty hmotnosti sú vynesené na osi x, hodnoty pomerov (v logaritmickej škále) na osi y. Je zrejmé, že dôležitosť konkrétneho rozpadového kanálu (a aká je šanca, že bude v experimente pozorovaný) významne závisí na hmotnosti Higgsovho bozónu.



Všimnite si modrú čiarkovanú čiaru (označenú WW). Hovorí nám, že v prípade, keď je hmotnosť Higgsa najmenej 140GeV/c2 , Higgs sa bude rozpadať prevažne na dva W bozóny. Pretože Higgsov bozón je neutrálny, W bozóny budú mať opačný elektrický náboj.

Teraz viete toľko, koľko je nutné, aby ste mohli nájsť eventy, ktoré sú výsledkom Higgsovho rozpadu. Pretože poznáte signál od W bozónu, ktorý bol vyprodukovaný v zrážke, dokážete vybrať aj eventy s dvoma W bozónmi. Tu sú ďalšie dva Feynmanove diagramy ukazujúce produkciu a rozpad Higgsovho bozónu a jeden pozaďový event (v tomto prípade to je produkcia páru ťažkých top kvarkov).





A teraz môžete hľadať túto časticu – poďme k meraniu!