Uau.
Fizicienii care lucrează la Large Hadron Collider au făcut o nouă descoperire majoră a celebrului boson Higgs, de data aceasta înregistrând detalii despre o interacțiune rară cu una dintre cele mai grele particule fundamentale cunoscute – quarcul top.
Interacțiunea scurtă a acestor întâlniri incredibil de rare a oferit fizicienilor informații importante despre natura masei şi indicii referitor la faptul dacă putem vorbi aici de mai multă fizică, decât prezice modelul existent.
Rezultatele obținute de experimentele ATLAS şi CMS de la Organizația Europeană pentru Cercetarea Nucleară (CERN), ajută la confirmarea trăiniciei legăturii dintre bosonii Higgs şi top quarci.
Deoarece bosonii Higgs sunt responsabili pentru masa particulelor, obţinerea dificililor date pentru a le compara cu predicțiile, este o cauză de a celebra.
Vedeţi şi: Fizicienii cred că ei pot descoperi a cincea forţă a naturii
În ciuda faptului, că noi avem de a face cu masa în fiecare zi – fie sub forma atracției gravitaționale, fie prin depășirea inerţiei pentru a mișca corpul – înțelegerea cauzei ei este dificilă.
Faimoasa ecuație a lui Einstein E=mc^2 este o descriere a masei ca energie.
Împreunarea particulelor de bază în neutroni şi protoni, necesită energie şi acest efort contribuie la simțul greutății unui atom.
Iată cum stă treaba: anumite particule fundamentale au masă chiar şi atunci când nu depun eforturi. Deci, de unde vine masa lor?
50 de ani în urmă, un om de știință pe nume Peter Hings a presupus că ar trebui să existe un boson – o particulă din aceeaşi categorie ca fotonii – care interacționează între ei într-un câmp special, completând acea mică lipsă de energie pe care o formează masa finală a obiectului.
Timp de decenii, această particulă ciudată mică era piesa lipsă a puzzle-ului Modelului Standard – ultima particulă fundamentală rămasă care trebuia confirmată experimental.
În cele din urmă, în 2012 (en), au fost confirmate zvonurile că bosonul Higgs a fost observat în Large Hadron Collider, iar cu el Modelul Standard a fost completat.
Deşi a fost uimitor, aceasta doar a dat start începutului explorării bosonului Higgs.
Noi mai avem nevoie să măsurăm acel mic efort responsabil pentru masa lipsă – iar top quarcurile, sunt un bun loc pentru a începe căutările.
Fraţii lor – quarcii up şi down – sunt cei care formează protonii şi neutronii.
Vedeţi şi: Protonii conțin de 10 ori mai multă presiune decât o stea neutronică
Dar quarcii top, apar pentru o perioadă foarte scurtă de timp pentru ca majoritatea din noi să-i poată recunoaște, dezintegrându-se într-o fracțiune de secundă.
Totuşi, ei sunt remarcabil de grei. Un electron are aproximativ o trei milionime din masa unui top quarc, indicând o interacţiune relativ puternică cu câmpul Higgs.
Observarea acestei interacțiuni necesită de a avea indicii a unui boson Higgs ce apare împreună cu un top quarc în ceva numit producție ttH.
Acest lucru este mai ușor de zis decât de făcut.
Nici o particulă nu există suficient de mult timp pentru a fi văzut direct şi doar un 1% din bosonii Higgs produși de energiile LHC apar alături de un quark top.
Pentru ai detecta, fizicienii au avut nevoie să cearnă prin datele de la două experimente de coliziune diferite, în căutarea combinațiilor de semnături ale particulelor mai puțin instabile în care aceştia din urmă se descompun.
Aceasta este precum ai găsi măsurători a ceea cât de tare două celebrități au dat mâna la o petrecere exclusivă, după ce ele deja au plecat acasă. Numai că mult mai dificil.
Prin găsirea suficientelor „strângeri de mână a celebrităților” şi prin compararea rezultatelor acestora, cercetătorii ambelor experimente sunt acum încrezători că au numerele potrivite pentru a descrie puterea cuplării Higgs – top quarc.
„Aceste măsurători efectuate de Colaborarea CMS şi ATLAS dau un indiciu puternic că bosonul Higgs are un rol cheie în valoarea mare a masei top quarcului”, spune fizicianul Karl Jakobs (en), purtător de cuvânt al colaborării ATLAS.
„Deşi aceasta este cu siguranță o caracteristică cheie a Modelului Standard, acum este pentru prima dată când ea a fost verificată experimental cu semnificație copleșitoare”.
Mai multe informații vor fi colectate în lunile următoare, în speranța de a obține o cifră mai precisă care ar putea oferi indicii despre ceva mai puțin așteptat.
„Atunci când ATLAS şi CMS vor finaliza preluarea datelor în noiembrie 2o18, noi vom avea mai multe probe pentru a provoca şi mai puternic predicție Modelului Standard pentru ttH, de a vedea dacă există careva indicii despre ceva nou”, spune colaborarea CMS (en).
Este mai mult o situație de noroc, decât perspectivă sigură. Dar mai există multe mistere în fizică.
Orice semn de ceva nou este situat în topul listei aşteptărilor a unui fizician al particulelor.
Cercetarea a fost publicată în Physical Review Letters.
Lasă un răspuns