International Physics Masterclasses

Predstavenie Higgsovho bozónu

Higgsov bozón je poslednou časticou Štandardného modelu, ktorá bola experimentálne potvrdená. V júli 2012, experimenty ATLAS a CMS v CERNe oznámili objav nového bozónu s hmotnosťou približne 125GeV. Tento bozón bol kompatibilný s dlho očakávaným Higgsovým bozónom.

Štandardný model nehovorí nič o tom, aký ťažký by mal Higgov bozón byť. Avšak, pre danú hmotnosť Higgsovho bozónu Štandardný model predpovedá, ako často je produkovaný v zrážkach častíc a ako sa rozpadá na známe častice. Nasledujúci graf sumarizuje, ako často sa 125GeV Higgsov bozón rozpadá na rôzne konečné známe častice.

Higgsov bozón je veľmi ťažký, ťažší ako Z bozón, s ktorým ste sa stretli už predtým, a má veľmi krátku dobu života. Prejde preto iba veľmi krátku vzdialenosť. Neexistuje tak žiadna šanca detekovať ho priamo na ATLASe alebo v inom časticovom detektore.

Higgsov bozón môže byť produkovaný pri vysoko-energetických protón-protónových zrážkach na LHC. ATLAS a CMS pozorovali rozpady na (i) 2 Z bozóny, ktoré viedli k dvom nabitým leptónom, na (ii) 2 fotóny a na (iii) 2 W bozóny, ktoré viedli k 2 nabitým leptónom a 2 neutrínam. Rozpad Higgosvho bozónu na pár tau leptónov bol tiež nedávno pozorovaný.

V tejto Z alternatíve budete mať šancu hľadať rozpady Higgsovho bozónu (i) a (ii) čiastočne zopakovať, čo urobili fyzici na projekte ATLAS v CERNe.

Častica objavená detektormi ATLAS a CMS v roku 2012 je teraz považovaná za Higgsov bozón. Niekoľko vlastností, vrátane spinu, bolo zmeraných a sú v súlade s predpoveďami Štandardného modelu. Rozpad Higgsovho bozónu na pár tau leptónov bol pozorovaný, avšak rozpad na pár b-kvarkov zostáva nepotvrdený.

Prečo je to tak, že “zriedkavé” rozpady, akým je napr. rozpad H→γγ (s pravdepodobnosťou 0,2%) sú pozorované, zatiaľ čo “frekventovaný” rozpad H→b-antib (s pravdepodobnosťou 57%) pozorovaný nebol? Posledný rozpad Higgsovho bozónu vedie k dvom spŕškam častíc, ktoré sú veľmi ťažko odlíšiteľné od oveľa hojnejšej produkcie normálnych spŕšok častíc, ktorá je povolená najsilnejšou z interakcií - silnou interakciou.

Ak ale budete trpezlivý, dúfajme, že v budúcich Masterclasoch budete študovať práve takéto rozpady Higgsovho bozónu. Zatiaľ však veľa šťastia pri vašom hľadaní Higgsovho bozónu v rozpadoch na dva Z bozóny a dva fotóny.

Nie je to úžasné, že dáta, ktoré boli použité pri objave Higgsvho bozónu sú k dispozícii na analýzu pre vás?

Nasledujte tento odkaz v prípade, že sa chcete dozvedieť viac o Higgsobom bozóne. V Štandardnom modeli zodpovedá Higgsovmu poľu, ktoré je zodpovedné za hmotnosť častíc, Higgsov bozón, čo je častica so spinom 0. Je to to najnovšie, po čom sme na LHC pátrali!