Dokładnie 10 lat po odkryciu bozonu Higgsa, zespoły ATLAS i CMS działające w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), ogłosiły wyniki najbardziej kompleksowych badań właściwości “boskiej cząstki”. Potwierdzają one, że właściwości bozonu Higgsa są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. Co więcej, wskazują, że bozon Higgsa może być drogowskazem dla kolejnych nieznanych zjawisk, które dopiero zostaną odkryte.
Czym jest bozon Higgsa?
Bozon Higgsa to – jak mówią fizycy – cząsteczkowa manifestacja wszechobecnego pola kwantowego znanego jako pole Higgsa. Ma ono fundamentalne znacznie dla opisu Wszechświata, jaki znamy. Bez niego, wszystkie cząstki elementarne (w tym protony, neutrony i elektrony) nie miałyby racji bytu.
Aby w pełni wykorzystać potencjał danych z LHC do badania bozonu Higgsa, detektory ATLAS i CMS łączą wiele uzupełniających się procesów, w których bozon Higgsa jest produkowany i “rozpada się” na inne cząstki.
Czytaj też: Bozon Higgsa odkrywa kolejne tajemnice
Właśnie to potwierdzono w nowych, niezależnych badaniach, wykorzystując pełne zestawy danych z LHC Run 2 (druga seria zbierania danych akceleratora), z których każdy zawiera ponad 10 000 bilionów zderzeń proton-proton i około 8 milionów bozonów Higgsa. To aż 30 razy więcej niż w momencie odkrycia cząstki.
Potwierdzono, że pomiary są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. Dla siły oddziaływania bozonu Higgsa z nośnikami siły słabej uzyskano niepewność na poziomie 6%. Dla porównania, podobne analizy z pełnym zestawem danych Run 1 dały niepewność 15% dla tej siły oddziaływania.
Po zaledwie dziesięciu latach badań bozonu Higgsa w LHC, eksperymenty ATLAS i CMS dostarczyły szczegółowej mapy jego oddziaływań z nośnikami sił i cząstkami materii. Sektor Higgsa jest bezpośrednio związany z bardzo głębokimi pytaniami związanymi z ewolucją wczesnego wszechświata i jego stabilnością, a także z uderzającym wzorcem masy cząstek materii. Odkrycie bozonu Higgsa zapoczątkowało ekscytujący, głęboki i szeroki wysiłek eksperymentalny, który będzie trwał przez cały program LHC.Andreas Hoecker, rzecznik ATLAS
Nakreślenie takiego portretu bozonu Higgsa tak wcześnie było nie do pomyślenia przed rozpoczęciem pracy LHC. Przyczyny tego osiągnięcia są wielorakie i obejmują wyjątkową wydajność LHC oraz detektorów ATLAS i CMS, a także zastosowane genialne techniki analizy danych.Luca Malgeri, rzecznik CMS
Badania bozonu Higgsa będą kontynuowane dzięki Run 3, czyli trzeciej serii pomiarów, która właśnie rusza. Cennym dodatkiem będzie także unowocześniony zderzacz – High-Luminosity LHC (HL-LHC) – który powinien ruszyć w 2029 r.