Παρατηρήθηκε η διάσπαση του μποζονίου Higgs προς 2 κουάρκ πυθμένες

Ένα υποψήφιο γεγονός για την παραγωγή μποζονίου Higgs που διασπάται σε 2 κουάρκ πυθμένες (μπλε κώνοι), σε συνδυασμό με ένα μποζόνιο W που διασπάται σε ένα μιόνιο (κόκκινο) και ένα νετρίνο. Το νετρίνο δεν ανιχνεύεται, αλλά η τροχιά του (διακεκομμένη γραμμή) ανακατασκευάζεται παίρνοντας υπόψη την ελλείπουσα ενέργεια.

H ερευνητική ομάδα ATLAS του CERN ανακοίνωσε ότι ανίχνευσε επιτέλους την διάσπαση του μποζονίου Higgs προς ένα ζεύγος b(ottom) κουάρκ, γνωστά και ως κουάρκ πυθμένες.
Aυτή η αλληλεπίδραση (H→bb) που διέφευγε από τους πειραματιστές καλύπτει το 60% των διασπάσεων του μποζονίου Higgs και επομένως είναι η κυρίως υπεύθυνη για το φυσικό πλάτος του Higgs. Ωστόσο, πέρασαν πάνω από 6 χρόνια από την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012, για να πραγματοποιηθεί αυτή η παρατήρηση.
Πρόκειται για άλλη μια επιβεβαίωση του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων και τεράστιο επίτευγμα των ερευνητών που πραγματοποίησαν την συλλογή και την ανάλυση των δεδομένων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).
Οι συγκρούσεις των πρωτονίων στον LHC παράγουν άφθονα ζεύγη από b κουάρκ, κάνοντας πολύ δύσκολη την ανίχνευση των ζευγών που προέρχονται από την διάσπαση του μποζονίου Higgs.

Για την εξαγωγή του σήματος, οι συνεργασίες ATLAS και CMS συνδύασαν δεδομένα από τον πρώτο και δεύτερο κύκλους λειτουργίας του LHC, οι οποίοι περιλάμβαναν συγκρούσεις των 7,8 και 13 TeV. Το αποτέλεσμα, και στις δυο συνεργασίες για την ATLAS και την CMS, ήταν η ανίχνευση της διάσπασης του μποζόνιου Higgs σε ένα ζεύγος bottom κουάρκ με στατιστική σημαντικότητα που ξεπερνά τις 5 Τυπικές Αποκλίσεις. Επιπροσθέτως, και οι δυο ομάδες μέτρησαν ένα ρυθμό για τη διάσπαση που είναι συνεπής με την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου, μέσα στην τρέχουσα ακρίβεια της μέτρησης.
Σύμφωνα με τους υπευθύνους τύπου των πειραμάτων ATLAS και CMS, οι παρατηρήσεις αποτελούν ορόσημο στην εξερεύνηση του μποζόνιου Higgs, επειδή δείχνουν ότι τα επιτεύγματα των πειραμάτων αυτών έχουν ξεπεράσει τις προσδοκίες. Το ATLAS έχει τώρα παρατηρήσει όλα τις συζεύξεις του μποζόνιου Higgs με τα βαρέα κουάρκ και τα λεπτόνια τρίτης γενιάς καθώς και όλους του κύριου τύπους παραγωγής, ενώ το CMS έχει παρατηρήσει τη σύζευξη του μποζόνιου με τα βαρύτερα φερμιόνια: το ταου, το top κουάρκ και τώρα το bottom κουάρκ. Μάλιστα λόγω της εξαίρετης ικανότητας του LHC και των τεχνικών μηχανικής μάθησης τα επιτεύγματα ήλθαν νωρίτερα από ότι αναμένονταν.Η ανάλυση επικεντρώθηκε στις υπογραφές παραγωγής μποζονίου Higgs, σε συνδυασμό με ένα διανυσματικό μποζόνιο, αυξάνοντας έτσι την καθαρότητα του σήματος. Έτσι, αναζητήθηκαν μποζόνια Higgs τα οποία παράχθηκαν διαμέσου ενός διανυσματικού μποζονίου W ή Z, όταν το τελευταίο διασπάται σε ένα ζεύγος λεπτονίων. Αυτή η τεχνική αποδείχθηκε εξαιρετικά επιτυχημένη. Με την εν λόγω ανίχνευση επιβεβαιώνεται ξανά η αποκαλούμενη «σύζευξη Yukawa». Παρόμοια με τον μηχανισμό Higgs, αυτές οι συζεύξεις με το πεδίο Higgs δίνουν μάζα σε φορτισμένα φερμιόνια (κουάρκ και λεπτόνια), τα οποία αποτελούν τα δομικά στοιχεία της ύλης.

Κατανομή μάζας του ζεύγους κουάρκ πυθμένων από όλα τα κανάλια αναζήτησης μετά την αφαίρεση όλων των γεγονότων υποβάθρου, εξαιρουμένων των WZ και ZZ. Τα δεδομένα (τα σημεία με τα σφάλματα) συγκρίνονται με τα δεδομένα από την παραγωγή των WZ και ZZ (γκρι) και των WH και ZH (με κόκκινο) https://arxiv.org/abs/1808.08238
Με περισσότερα δεδομένα, οι συνεργασίες θα βελτιώσουν την ακρίβεια αυτών, και άλλων μετρήσεων και θα διερευνήσουν τη διάσπαση του μποζόνιου Higgs σε ζεύγος φερμιονίων πολύ λιγότερης μάζας, τα μυόνια, πάντα παρακολουθώντας για αποκλίσεις στα δεδομένα που θα μπορούσαν να δείξουν για μια φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο. «Τα πειράματα συνεχίζονται για να πλησιάσουμε στο σωμάτιο Higgs, το οποίο θεωρείται συχνά μια πύλη για τη νέα φυσική. Οι μέθοδοι ανάλυσης έχουν πλέον δείξει ότι φθάνουν την απαιτούμενη ακρίβεια για την εξερεύνηση του πλήρους τοπίου της φυσικής, συμπεριλαμβανομένης – αν όλα πάνε καλά – της νέας φυσικής που μέχρι τώρα κρύβεται τόσο επιδέξια», αναφέρει ο Eckhard Elsen, Διευθυντής Έρευνας του CERN.
πηγή: http://atlas.cern/updates/press-statement/observation-higgs-boson-decay-pair-bottom-quarks
physicsgg.me
egno.gr