Higgs-bozon

A Higgs-bozon 2012-es felfedezése megerősítette a részecskefizika standard modelljét, azt az elméleti keretet, ami a kvantumvilágról meglévő tudásunk alapja. A standard modellt azonban mára meghaladta a fejlődés és CERN kutatói most a Higgs-bozon segítségével igyekeznek megalkotni a következő modellt.

A CERN tudósai úgy hozzák létre a Higgs-bozonokat, hogy szinte fénysebességgel mozgó protonnyalábokat ütköztetnek a nagy hadronütköztetőben (LHC). Ezeknek a részecskék nagy energiájúak, és amikor összeütköznek, ritkább kölcsönhatások is megfigyelhetőek.

Túl a standard modellen

A standard modellen túl található fizika várhatóan magasabb energiákat igényel, mint amit jelenleg az LHC-vel képesek vagyunk elérni. Jelenleg ott tartunk, hogy ezeknek az egzotikus kölcsönhatásoknak a nyomai már megpillanthatóak abban, ahogy a Higgs-bozon más részecskékké bomlik el.

Az ATLAS együttműködés (a négy LHC-kísérlet egyike) tagjai nemrégiben megvitatták, hogy az LHC-ből származó évtizedes adatok miként nyújthatnak betekintést az olyan elméletekbe, mint az effective field theory (EFT) és a Minimális szuperszimmetrikus standard modell (MSSM).

Elméleti alapozás

Eddig mindenesetre az egyik említett új elméletre sem sikerült közvetlen bizonyítékot találni. A Higgs-bozonból kapott adatok azonban szorosabb korlátok közé szorították az elméleti elképzeléseket is.

Az ATLAS eredményei azt sugallják, hogy ha és amennyiben léteznek EFT-kölcsönhatások, akkor vagy magasabb energiákon jönnek létre, mint amiket jelenleg tesztelhetünk, vagy olyan módon, amelyet a Higgs-bozon nem képes megmutatni.

Másik oldalról az MSSM azt sugallja, hogy nem csak egyetlen Higgs-bozon létezik, hanem mindjárt öt is, és az az egy, amit eddig megtaláltunk, várhatóan a legkönnyebb mind közül. Bár az adatok ellenőrzése során nem találtak bizonyítékot más Higgs-bozonokra, de legalább ennek az elméletnek számos lehetséges változatát ki tudták zárni.

Müon-párok

A tudósok nemrég fontos gyakorlati felfedezést tettek a Higgs-bozonnal folytatott kísérleteik során: a részecske elbomlása közben müonpárokat hozott létre.

Minél nagyobb a tömege, annál erősebben lép kapcsolatba vagy képez párt egy elemi részecske a Higgs-bozonnal (és annak mezőjével).  A Higgs és más részecskék közötti kapcsolat bizonyításának egyik módja a bomlástermékeinek vizsgálata. A Higgs-bozon létezése mulandó - miután felbukkan, a részecske mindössze 15,6 ezer milliárd milliárdod másodpercig él (1,56x10 ^ -22), és szinte azonnal más részecskékre bomlik. 

Minden alkalommal, amikor a fizikusok egy új Higgs-bomlástermék részecskét észlelnek, az összekapcsolódást bizonyít a Higgs és a bomlásából származó részecskék között. Ez az összekapcsolódás azt bizonyítja, hogy a Higgs-mező valóban tömeggel látja el a megjelenő új részecskét. A Higgs felfedezése óta éppen ezért különös figyelem övezi a bomlástermékeit is. A

Az új, müon bomlással kapcsolatos felfedezés, még nem bizonyított teljesen, még több adatra van szükség. Ha a több adat áll rendelkezésre, az segíthet megerősíteni az exponenciális összefüggést egy Higgs-bomlástermék tömege és a között, hogy milyen gyakran keletkezik éppen ilyen részecske a bozon lebomlása során.

A fizikusok úgy vélik, hogy a Higgs-bozon minden egyes részecskébe történő bomlásának gyakorisága megjósolható az adott részecske tömegének négyzetével, így a nehezebb részecskék sokkal gyakrabban fordulnak elő.

Azt már biztosan tudjuk, hogy a fizika standard modellje korlátozott, mert nem tartalmazza a gravitációt és az olyan megerősítetlen dolgokat, mint a sötét energia és a sötét anyag (bár ezek talán nem is léteznek, ahogy nemrég egy cikkben beszámoltunk róla). Ennek ellenére rendkívül nehéz hibákat találni ebben az elméletben, ami az emberiség valaha megfogalmazott egyik legkifinomultabb teóriája.

(Forrás: Atlas, IFLS Kép: Wikipédia, CERN)

Ez is érdekelhet:

Áttörés a világ legerősebb részecskegyorsítójának megépítésében

A CERN merész húzással 23 milliárd eurós szuper-ütköztetőt készítene

Új lakó a részecske-állatkertben a CERN fizikusainak jóvoltából

Áttörés a világ legerősebb részecskegyorsítójának megépítésében

51 évnyi kutatás után, végre fülön csípték a bujkáló kvázirészecskét - magyar segítséggel