عندما تتصادم تيارات من البروتونات عالية السرعة، قد يظهر بوزون هيغز قبل فترة وجيزة. يتحلل إلى جزيئات أخف.
عند هذه النقطة، يمكن للفيزيائيين العمل بشكل عكسي لتقدير كتلة الجسيمات الأكثر أهمية والأكثر مراوغة في النموذج القياسي.
بعد معالجة الأرقام الخاصة بعدد مذهل من تصادمات البروتونات باستخدام مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، أصبح لدى الفيزيائيين الآن إحصاء دقيق للغاية لهذه الخاصية المهمة.
أولاً ذكرت في يوليوأحدث القياسات هي من فترة أربع سنوات حوالي 9 ملايين جسيم بوزون هيغز ومن المتوقع أن يتم إنتاجه في مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، وهو أكبر وأقوى مصادم الجسيمات في العالم. ولكن لم تتم ملاحظة سوى جزء صغير من تلك الهيغز تجريبيا.
ومع ذلك، كان ذلك كافيا لفريق دولي من الباحثين تجربة أطلسأحد كاشفين في LHC للحصول على قياسات دقيقة للغاية لكتلة بوزون هيغز.
الهيغز هو جسيم فوضوي: ينشأ من مجال كمي تنتشر في جميع أنحاء الكونيعطي الجسيمات الأولية الأخرى كتلتها.
في حين أنه يمكن استنتاج كتل الجسيمات الأخرى في النموذج القياسي للفيزياء من النظرية، إلا أنه يتعين على الفيزيائيين أن ينظروا عمياء نسبيًا من خلال التجربة للعثور على كتلة هيجز.
يعد الحصول على قياس دقيق أمرًا مهمًا نظرًا لأهمية القياس في فهم تفاعلات الجسيمات الأخرى.
جعلت كتلته الكبيرة نسبيًا بوزون هيغز ملحوظًا متطلب جداومع ذلك، فإن القياسات الحالية لكتلة هيجز، وفقًا للتوقعات، أخف بثلاث مرات مما تشير إليه النماذج.
وفي نفس الوقت تلك التناقضات لم يتم حلها بعدتعمل هذه القياسات الأخيرة على تحسين أفضل تقديراتنا لكتلة بوزون هيغز، وهو أمر مؤثر كيف هذا يتفاعل مع الجزيئات الأخرى ومع نفسه.
قام الباحثون بدمج العديد من قياسات الكتلة بناءً على اضمحلال الجسيمات مع قياسات أكثر دقة للحصول على كتلة بوزون هيغز تبلغ 125.11 جيجا إلكترون فولت (GeV) مع عدم يقين قدره 0.11 جيجا إلكترون فولت. إنه أسفل من أ الكتلة 125.35 جيجا إلكترون فولت ودقة 0.12 بالمائة في عام 2019.
وقال أعضاء تعاون ATLAS: “تمثل هذه النتيجة القياس الأكثر دقة لكتلة بوزون هيغز حتى الآن، حيث تصل الدقة إلى 0.09% عند هذا المستوى الأساسي”. اكتب على ورقتهم.
والأهم من ذلك، أن تقدير الفريق يقلل من عدم اليقين الإحصائي والمنهجي لنقطة أخرى في كتلة هيجز، وهو عدم اليقين الذي كان موجودًا سابقًا. مجال كبير للمناورة للتفسير البيانات.
إن الحصول على قياسات أكثر دقة يساعد الفيزيائيين على اختبار تنبؤات النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات واكتشاف الانحرافات المحتملة، إن وجدت.
في العام الماضي، على سبيل المثال، كشف قياس دقيق للغاية لكتلة بوزون W عن بعض الشقوق المحتملة في النموذج القياسي، وهو أفضل نموذج عمل للجسيمات الأولية وتفاعلاتها. تنحرف كتلة بوزون W عن توقعات النموذج بسبعة انحرافات معيارية، أ نتيجة غير متوقعة.
تشير مثل هذه الانحرافات إلى ظاهرة جديدة أو غير معروفة خارج النموذج القياسي، والتي لا تفسر كل شيء عن الكون. ومع ذلك، فإن الدقة لا تعني الدقة؛ من الممكن ان تكون القياسات غير صحيحةليست نظرية.
أما بالنسبة لبوزون هيغز، فعلى الرغم من هذه القياسات الأخيرة، لم يتمكن الفيزيائيون من تحديد خصائصه، ولا حتى قريبين منها.
لسبب واحد، لا يظهر بوزون هيغز بنفس الكتلة في كل مرة، بل لديه مجموعة من الكتل المحتملة، والتي يسميها الفيزيائيون “العرض”. في عام 2022 العلماء صقل تقديراتهم “عرض” بوزون هيغز بدقة أكبر من أي وقت مضى
ولكن من خلال الحصول على تقديرات أدق وأدق لكتلة هيغز، يقترب الفيزيائيون من الإجابة على بعض أصعب الأسئلة حول الجسيم الغامض. وكيف يتحد مع الجزيئات الأخرى؟
أيضاً عجائب برية وتشمل هذه: هل هناك إصدارات مختلفة من هيغز لم نكتشفها بعد، وهل يمكن أن تكون هيغز بوابة لفهم المادة المظلمة، المادة الغامضة التي تملأ الكون؟
وبطبيعة الحال، لا يزال الفيزيائيون موجودين علاوة على ذلك ابحث عن جزيئات أخرى وهذا يمكن أن يفسر الطبيعة الخفيفة بشكل لا يصدق لجسيم هيغز بوزون، وهو الوضع الشاذ الذي ابتليت به هيغز منذ اكتشافه في عام 2012.
مع آخر التحديثات تم تصميم المصادم LHC لزيادة طاقة وكثافة مصادمات الجسيمات، ومع المزيد من التحسينات المخطط لها في المستقبل، فمن يدري ما الذي سيحدث؟
تم نشر الأطروحة رسائل المراجعة البدنية.
