Byly objeveny první důkazy rozpadu vzácného Higgsova bosonu

Vzrušující průlom ve Velkém hadronovém urychlovači (LHC) umožnil vědcům učinit neuvěřitelný objev, který by mohl zásadně změnit naše chápání částicové fyziky. Spolupráce ATLAS a CMS, které neúnavně fungovaly od monumentálního objevu Higgsova bosonu v roce 2012, spojily své síly, aby našly první dráždivý důkaz mimořádného jevu: rozpadu Higgsova bosonu na Z boson a foton.

Higgsův boson, často nazývaný "částice Boha", je základní částicí, která dává ostatním částicím hmotnost. Pochopení jeho vlastností a různých způsobů, jak se rozpadá na jiné částice, je zásadní pro odhalení záhad vesmíru. Nedávno pozorovaný rozpad Higgsova bosonu může poskytnout nepřímý důkaz o existenci jiných částic, než jaké předpovídá Standardní model částicové fyziky. Tento model popisuje základní částice a jejich interakce.

Podle Standardního modelu, pokud má Higgsův boson hmotnost asi 125 miliard elektronvoltů, asi 0,15 % Higgsových bosonů se rozpadne na Z boson a foton. Rozšíření standardního modelu však nabízejí alternativní rychlosti úpadku. Přesné měření rychlosti rozpadu je proto pokladnicí znalostí, která vrhá světlo na fyziku nad rámec standardního modelu a skutečnou povahu záhadného Higgsova bosonu.

Před provedením tohoto revolučního objevu týmy ATLAS a CMS nezávisle prozkoumaly data shromážděná ze srážek protonů na protony v HAC. Pečlivě pročesali kolizní události a hledali známky rozpadu Higgsova bosonu na Z-boson a foton. Jejich strategie zahrnovala identifikaci bosonu Z prostřednictvím jeho rozpadu na páry elektronů nebo mionů (těžší bratranci elektronů), ke kterému dochází asi 6,6 % času.

Klíč k úspěchu vědci uznali jako charakteristický rys – úzký vrchol na hladkém pozadí – v rozložení celkové hmoty produktů rozkladu. Pro zvýšení citlivosti týmy klasifikovaly události na základě charakteristik procesů produkce Higgsových bosonů. Použili pokročilé techniky strojového učení k rozlišení skutečných signálů od hluku na pozadí.

Tato spolupráce značně zvýšila statistickou přesnost a pokrytí jejich hledání, což vedlo k prvnímu přesvědčivému důkazu o rozpadu Higgsova bosonu na Z boson a foton.

Přestože výsledek zaostává za obecně uznávaným požadavkem 5 směrodatných odchylek pro platné pozorování, nález se může pochlubit statistickou významností 3,4 směrodatné odchylky. Naměřená rychlost signálu navíc překonala předpověď Standardního modelu o 1,9 směrodatné odchylky, což vyvolalo mezi fyziky ještě větší rozruch.

Tento revoluční objev nás přibližuje k odhalení tajemství vesmíru a zpochybňuje naše současné chápání částicové fyziky. Probíhající výzkum v HAC slibuje ještě hlubší objevy, protože vědci pokračují v posouvání hranic lidského poznání tím, že se noří do tajemné říše částicových interakcí. Když se vydáme na tuto mimořádnou cestu, těšíme se na další kapitolu našeho pátrání po pochopení základních stavebních kamenů naší existence.

Přečtěte si také:

• Fyzici simulovali černou díru v laboratoři a ta pak začala zářit
• Vědci vyvinuli robotickou včelu, která létá jako skutečná