Πέμπτη, 3 Απριλίου 2014

Νέες μετρήσεις για το σωματίδιο Higgs

Δύο χρόνια μετά την ανακάλυψή του τον Ιούλιο του 2012, το μποζόνιο Χιγκς συνεχίζει να απασχολεί τους επιστήμονες, οι οποίοι προσπαθούν να αποκωδικοποιήσουν όσα χαρακτηριστικά του παραμένουν άγνωστα.
Στο συνέδριο Moriand στην Ιταλία, οι φυσικοί του πειράματος CMS που στεγάζεται στο CERN, ανακοίνωσαν τη μέτρηση του φυσικού πλάτους (natural width) του σωματιδίου Χιγκς, με ακρίβεια μεγαλύτερη κατά δύο τάξεις μεγέθους από τις προηγούμενες εκτιμήσεις.
Από την Αρχή της Απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ, γνωρίζουμε πως η απροσδιοριστία της ενέργειας (και συνεπώς της μάζας) σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την απροσδιοριστία στο χρόνο, σύμφωνα με τη σχέση ΔΕ ∙ Δt ≥ h, όπου h η σταθερά του Πλανκ.

Αυτή η χρονική διάρκεια Δt, που είναι και η διάρκεια ζωής του σωματιδίου Χιγκς, εξαρτάται άμεσα από το εύρος ενεργειών στο οποίο παρατηρείται το σωματίδιο, και ποσοτικοποιείται μέσω του της ποσότητας του φυσικού πλάτους (αναπαριστάται με το σύμβολο Γ).
Καθώς η συγκεκριμένη παράμετρος αποτελεί και ένα μέτρο της ισχύος των αντιδράσεων του σωματιδίου Χιγκς με τα άλλα σωματίδια, ο καθορισμός της αποτελεί ένα σημαντικό βήμα για την κατανόηση της φύσης του.
Οι θεωρητικές προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου για το μέγεθος Γ είναι της τάξης των 4 MeV, 30.000 φορές μικρότερο της κεντρικής μάζας του μποζονίου που υπολογίστηκε στα 125 GeV.
Σύμφωνα με την ανακοίνωση του CMS, το πλάτος του Χιγκς βρέθηκε πως είναι μικρότερο των 17 MeV με βεβαιότητα 95%, κάτι που αποτελεί μία ακόμη επιβεβαίωση της θεωρίας. Πριν τη μέτρηση αυτή η εικόνα που είχαμε για το πλάτος του ήταν πως ήταν μικρότερο των 3.4 GeV, υπήρξε δηλαδή μία βελτίωση στην ακρίβεια κατά 200 φορές.
Η βελτίωση αυτή οφείλεται σε μία διαφορετική προσέγγιση που ακολούθησαν οι ερευνητές. Αντί να στηριχτούν στη μετρητική ακρίβεια των ανιχνευτών, που δίνουν μία αβεβαιότητα της τάξης των 2-3 GeV, μέτρησαν έμμεσα το πλάτος του Χιγκς, εστιάζοντας στην ουρά της κατανομής της μάζας του σε ενέργειες των 400 MeV.
Παρατηρώντας σπανιότερα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα σε υψηλότερες ενέργειες κατάφεραν να προσδιορίσουν τις αλληλεπιδράσεις του σωματιδίου και εν συνεπεία το πλάτος του.
Κάτι τέτοιο μπορεί να ακούγεται παράξενο: στον καθημερινό μας κόσμο, όταν μετρήσουμε τη μάζα ενός αντικειμένου στα 10 κιλά, δεν αναμένουμε να υπάρχουν διακυμάνσεις.
Στο κβαντικό κόσμο όμως, τα κβαντικά φαινόμενα δημιουργούν ένα φάσμα από διαφορετικές ενέργειες (ή μάζες) και μιλάμε έτσι για την κατανομή της μάζας τους. Επιμέρους τμήματα της κατανομής αυτής μπορούν να οδηγήσουν έτσι σε χρήσιμες ανακαλύψεις.

Φωτογραφία από την επίσκεψή μας στο CMS την προηγούμενη βδομάδα

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...