Physiker entdecken erste Anzeichen eines seltenen Higgs-Boson-Zerfalls: ScienceAlert

Eine sorgfältige Suche nach der äußerst seltenen Transformation des Higgs-Bosons hat Ergebnisse erbracht und den ersten Beweis für einen Prozess geliefert, der auf unbekannte Teilchen hinweisen könnte.

Durch den Vergleich der Ergebnisse mehrerer Jahre, in denen Protonen auf zwei verschiedene Detektoren am Large Hadron Collider (LHC) des CERN prallten, haben Physiker die statistische Genauigkeit der berühmten „kollektiven Gebotsrate“ für den Zerfall eines Teilchens in ein Photon erhöht Z-Boson.

Ergebnisse, geteilt in LHC-Physikkonferenz Letzte Woche in Belgrad viel weniger, als es hätte sein können Gilt als großartig. Aber der Prozess selbst könnte verbessert werden, um sich auf die Quantenqualitätsblase zu konzentrieren und dabei zu helfen, herauszufinden, wo sich exotische neue Kräfte und Bausteine ​​befinden könnten.

Das Higgs-Teilchen wurde 2012 zum Liebling der Physikwelt, als ein Physiker Beweise für seine Existenz bestätigte Atlas (oder „LHC-Loop-Gerät“) f CMS (Compact Muon Solenoid)-Detektoren am CERN.

Es war nicht nur der neueste Eintrag in dieser großen Teilchenkarte – dem Standardmodell –, der experimentell bestätigt werden musste; Ihre Beobachtung versprach, ein Fenster in die verborgenen Teile des Quantenreichs zu sein.

Das Wissen um die Existenz des Higgs-Teilchens und seines zugehörigen Feldes bedeutet größtenteils, dass wir jetzt verstehen, warum fundamentale Teilchen Masse haben.

Da es sich bei Energie und Masse um zwei unterschiedliche Arten handelt, dieselbe Art von Dingen zu beschreiben, trägt der Versuch, große, klobige Objekte (z. B. Atome, Moleküle und Elefanten) zusammenzufassen, zu einem erheblichen Teil der Masse eines Objekts bei.

Im kleineren Maßstab erklärt die Anstrengung, die grundlegendere Objekte wie Elektronen oder Quarks benötigen, um durch das Higgs-Feld zu wandern, warum sie eine statische Masse haben und warum Teilchen wie Photonen keine haben.

Die soziale Natur des Feldes und der brodelnde Schaum seiner Bosonen machen es jedoch zu einem idealen Kandidaten für die Suche nach Anzeichen hypothetischer Quantenfelder und verwandter Teilchen, die sich normalerweise nicht durch explizitere Mittel bemerkbar machen.

„Jedes Teilchen hat eine besondere Beziehung zum Higgs-Boson, weshalb die Suche nach dem seltenen Higgs-Zerfall höchste Priorität hat.“ sagen Koordinatorin für CERN-Atlas-Experimentphysik, Pamela Ferrari.

Zerfallende Partikel sind wie das Sterben einer Taube inmitten von Wolkenkratzern – das passiert ständig, oft auf unterschiedliche Weise, aber Sie können glücklich sein, mehr als ein paar herumtreibende Federn als Beweis für ihren Tod zu fangen.

Glücklicherweise können sich Physiker durch die Zählung aller „Federn“ im Kolliderstaub ein Bild davon machen, wie Teilchen auseinanderbrechen und flüchtig wieder zu neuen Dingen werden.

Einige dieser Abweichungen sind relativ häufig, aber beim Higgs-Teilchen sind Übergänge zu einem Photon und der schwachen Kernkraft mit kurzer Reichweite, die ein Z-Boson mit sich bringt, etwa ein Ereignis von tausend. Oder, wie in Lehrbüchern erwartet, etwa 0,15 % aller Higgs-Zerfälle.

Aber das ist es, was uns das Standardmodell vorgibt. So erstaunlich aufschlussreich diese großartige Theorie auch ist, wir wissen, dass sie irgendwann scheitern muss, da sie nicht viel über die Ausdehnung des Raums durch dunkle Energie oder die schwerkraftähnliche Verzerrung von Raum und Zeit aussagt.

Alle Abweichungen von dieser Zahl können zur Unterstützung alternativer Modelle verwendet werden, die möglicherweise genügend Spielraum für unbequeme Fakten lassen.

Zu wissen, wie wir unser bestes physikalisches Modell verbessern können, bedeutet, eine Vielzahl derzeit unerklärlicher Anomalien zu finden. Wie seltsame Felder und Partikel, die subtile und seltene Aktionen ausführen, die wir normalerweise nicht bemerken würden.

„Das Vorhandensein neuer Teilchen kann sehr große Auswirkungen auf die seltenen Higgs-Zerfallsmuster haben“, sagen Florencia Canelli, Koordinatorin für Physik am anderen Detektor des CERN, CMS.

Im Moment sind diese schwer fassbaren Einhörner legendärer denn je. Die bisherigen Ergebnisse liegen in etwa im Bereich dessen, was das Standardmodell vorhersagen würde.

Es liegen jedoch nur genügend Daten vor, um den Physikern einigermaßen zuversichtlich zu sein, dass die Ergebnisse korrekt sind. Größere Experimente, vielleicht mit besserer Technologie, können kleine Unterschiede aufdecken, die ein großes Fenster zu ganz neuen Theorien verbergen.

„Diese Studie ist ein aussagekräftiger Test des Standardmodells“, sagen canelli.

Mit dem dritten kontinuierlichen Lauf des LHC und des Receivers LHC Hochglanzkönnen wir die Genauigkeit dieses Tests verbessern und die seltenen Higgs untersuchen. „