Naukowcy doskonale zdają sobie sprawę z tego, że jeszcze wszystkiego o wszechświecie nie wiemy. Jakby nie patrzeć, mamy problem ze zrozumieniem ciemnej materii, ciemnej energii, ale nawet w reżimie materii zwyczajnej, wciąż mamy problem z opisem podstawowych oddziaływań między cząstkami. O ile bowiem oddziaływania silne jądrowe, elektromagnetyczne, słabe jądrowe można opisać jednym językiem, o tyle już oddziaływanie grawitacyjne — czyli czwarta siła podstawowa — tym językiem opisać się nie da. Siła rzeczy naukowcy bezustannie poszukują zjawiska fizycznego, które byłoby w stanie wszystkie cztery podstawowe siły natury ze sobą połączyć.
Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), największy obecnie akcelerator cząstek już od czternastu lat bezustannie analizuje zderzenia cząstek elementarnych, poszukując w szczątkach tych zderzeń nowych cząstek i nowych sił fizycznych. Grupa fizyków analizująca na co dzień dane z eksperymentu ATLAS postanowiła ostatnio przyjrzeć się zderzeniom między dwoma bozonami Higgsa, czyli cząstkami elementarnymi nadającymi masę innym cząstkom. Wyniki tych obserwacji opublikowano właśnie w periodyku Journal of High Energy Physics.
Czytaj także: Fizycy zmierzyli bozon Higgsa. To pierwszy tak dokładny pomiar w historii
Naukowcy odpowiadający za badania skupili się na zderzeniach, w których powstawały dwa bozony Higgsa, które następnie miałyby się rozpadać na elektrony i miony. W opublikowanym właśnie artykule naukowym możemy przeczytać, że także i w tak egzotycznym eksperymencie Model Standardowy okazał się niezłomny.
Mimo usilnych prób naukowcom nie udało się wykryć powstania pary bozonów Higgsa. Proces ten jest bowiem — zgodnie z Modelem Standardowym — choć nie niemożliwy, to jednak niezwykle rzadki.
Co ciekawe, istnieją modele teoretyczne, w których opisane są zjawiska spoza Modelu Standardowego, które mogłyby zwiększać prawdopodobieństwo powstania pary bozonów Higgsa. Gdyby zatem naukowcom udało się taką parę stworzyć, modele te stałyby się interesującym polem badań, które mogłoby przybliżyć nas o krok do dostrzeżenia dotąd nieopisanych i nieznanych procesów fizycznych.
Zespół eksperymentu ATLAS, korzystając z symulacji, oszacował, jakie sygnały mogą generować zjawiska zachodzące z udziałem dwóch bozonów Higgsa. Autorzy opracowania wskazują jednak, że w danych eksperymentalnych nie udało się dostrzec absolutnie żadnych odchyleń od Modelu Standardowego.
Czytaj także: Odkrycie boskiej cząstki było rewolucją w fizyce. Teraz naukowcy mówią, że to nie koniec
Pomimo że dotychczasowe badania nie przyniosły przełomowych wyników, naukowcy nie tracą nadziei. W najbliższych latach planowana jest modernizacja LHC, która zwiększy intensywność wiązek protonów. Pozwoli to na znaczące zwiększenie liczby zderzeń, co z kolei może umożliwić wykrycie przypadków podwójnej produkcji bozonów Higgsa. Dzięki temu już w nadchodzącej dekadzie naukowcy mogą mieć szansę na dokonanie odkryć, które rzucą nowe światło na fizykę poza Modelem Standardowym.
Warto jednak pamiętać, że brak wykrycia pary bozonów Higgsa w danych z LHC nie jest żadną porażką. Nauka nie jest bowiem dziedziną sportu. Brak par bozonów Higgsa w zderzeniach cząstek elementarnych to równie wartościowy wynik, wszak informuje nas on o tym, jak rzadko takie pary mogą powstawać, a taka informacja to także kolejny element układanki, jaką jest nasza wiedza o wszechświecie.