Először figyelték meg a Higgs-bozon leggyakoribb bomlását

A részecskével kapcsolatos új eredmények újabb adatokkal támasztják alá a részecskefizikai standard modell helyességét.

Először figyelték meg a Higgs-bozon leggyakoribb bomlását

Az először 2012-ben detektált, de régóta feltételezett részecske egy b-kvarkra (bottom, vagyis alsó) és egy b-antikvarkra bomlott, ami az elméletek alapján a legjellemzőbb végkimenetel a Higgs bomlásakor. A Higgs-bozon léte először 1960-as években merült fel, amikor a szakértők az elektromágnesség és a gyenge kölcsönhatás kapcsolatát kutatták. Bár a két alapvető kölcsönhatás látszatra nagyon különbözőnek tűnt, a vizsgálatok azt sugallták, hogy mindkettő egy azonos, még alapvetőbb dolog része. Így született meg az elektrogyenge kölcsönhatás elmélete, amely egyesítve volt képes leírni két erőt.

A teóriával azonban volt egy komoly probléma: legkorábbi változatában úgy tűnt, hogy a részecskéknek nincs tömegük. A fizikusok pedig pontosan tudták, hogy ez nem lehet igaz, így elkezdték kidolgozni, mi hiányozhat az elméletből. A lehetséges megoldások egyikeként született meg a Higgs-mező elmélete. Ez egy, az egész világegyetemben mindenütt jelen levő mező létét feltételezte, amellyel a szubatomi részecskék kölcsönhatásba kerülve tömegre tesznek szert.

Ennek a mezőnek a közvetítője a Higgs-bozon, amelyet 2012-ben ténylegesen detektáltak is a CERN kutatói. A Higgs kísérleti körülmények között nagysebességű részecskeütköztetések révén jöhet létre, és nagyon rövid ideig létezik. A létrejött, közel fénysebességgel haladó részecske tovább bomlik, mielőtt megtenne egy atomnyi távolságot, így a jelenlegi technológiákkal közvetlenül nem is lehet megfigyelni. A kutatók ehelyett bomlástermékei alapján azonosítják a részecskét, és ezekből igyekeznek következtetni annak tulajdonságaira.

Galéria megnyitása

Az elméleti modell alapján a Higgs az esetek 58 százalékában b-kvarkokra, 21 százalékában W-bozonokra, 6 százalékában Z-bozonokra, 2,6 százalékában tau-leptonokra, 0,2 százalékában fotonokra bomlik, illetve ennél is kisebb arányban előfordulhatnak más egzotikus végkimenetelek is.

A CERN mostani bejelentésének egyik fontos pontja, hogy a b-kvarkokra bomlást most először kísérletileg is sikerült megfigyelni. Amikor a szakértők 2012-ben először detektálták a Higgs-et, Z- és W-bozonokra, illetve fotonokra bomlott részecskéket észleltek, a leggyakoribb bomlást azonban nem sikerült észlelniük. Ennek egyszerű oka van: az említett bomlásokat sokkal könnyebb azonosítani.

A Nagy Hadronütköztetőben elképesztő energiák mellett zajlanak az ütközések, és Higgs-bozon egymilliárd ütközési eseményből átlagosan csak egyben keletkezik. A többi ütközés javában az erős kölcsönhatás dominál, amely messze a legerősebb szubatomi szinten érvényesülő erő. A Higgs kapcsán a probléma az, hogy az erős kölcsönhatással kapcsolatos interakciókban nagyon gyakran keletkeznek b-kvark anyag-antianyag párok.

Tehát ahhoz, hogy a Higgs b-kvarkokra bomlását sikerüljön észlelni, egy seregnyi azonos b-kvark páros között kellene megtalálni azt, amelynek tagjai a Higgs-bozon szétesésekor keletkeztek. Mivel ez jelenleg a lehetetlennel határos, a szakértők más megközelítést alkalmaztak: olyan ütközési eseményeket kerestek, amelyekben a Higgs egy W- vagy Z- bozonnal egyszerre jön létre, ez utóbbiak ugyanis később jól azonosítható végtermékekre bomlanak. A CERN kutatóinak mindkét Higgs-bozon észlelésére alkalmas detektorral, a CMS-szel és az ATLAS-szal is sikerült ilyen együttes eseményeket megfigyelni, és ezek nyomán a Higgs legyakoribb típusú bomlását is észlelni.

És hogy mindez miért fontos a puszta detektáláson túl? A Higgs-mezőt annak idején egyfajta „ragtapaszként” aggatták rá a részecskefizikai standard modellre: mielőtt a mező ötlete felmerült, a modell tömeg nélküli részecskéket eredményezett, így kiegészítették egy teljesen teoretikus valamivel, amely elvileg tömeget adhat azoknak, magyarázza Don Lincoln, a FermiLab kutatója, aki a mostani kutatásban is részt vett.

A Higgs-mező mellett azonban voltak másfajta teóriák is a tömeg megmagyarázásra, illetve az utóbbi évtizedekben az is felmerült, hogy talán többfajta Higgs-bozon is létezhet. A részecske bomlási viselkedése kulcsfontosságú annak eldöntésében, hogy melyik teória áll közelebb a valósághoz. A mostani eredmények pedig azt támasztják alá, hogy a Higgs-mező és annak eredeti modellje a valóságban is úgy működik, ahogy a teoretikusok sejtették.

Neked ajánljuk

Kiemelt
-{{ product.discountDiff|formatPriceWithCode }}
{{ discountPercent(product) }}
Új
Teszteltük
{{ product.commentCount }}
{{ voucherAdditionalProduct.originalPrice|formatPrice }} Ft
Ajándékutalvány
0% THM
{{ product.displayName }}
nem elérhető
{{ product.originalPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.displayName }}

Tesztek

{{ i }}
{{ totalTranslation }}
Sorrend

Szólj hozzá!

A komment írásához előbb jelentkezz be!
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mondd el, mit gondolsz a cikkről.

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward