Z „świeżo wyciśniętymi” wykresami z najnowszych danych zebranych w dwóch eksperymentach fizyki cząstek, zespoły naukowców z Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN, Europejskim Centrum Badań Jądrowych, powiedziały we wtorek, że zarejestrowali „kuszące wskazówki” znanej nieuchwytnej cząsteczki subatomowej jak Bozon Higgsa, ale nie może jednoznacznie powiedzieć, że istnieje… jeszcze. Przewidują jednak, że uruchamianie zderzaczy w 2012 r. Powinno przynieść wystarczającą ilość danych, aby dokonać ustalenia.
„Sam fakt, że jesteśmy w stanie pokazać wyniki bardzo wyrafinowanej analizy zaledwie miesiąc po zarejestrowaniu ostatniego użytego fragmentu danych, jest bardzo uspokajający”, dr Greg Landsberg, koordynator fizyki dla kompaktowego elektromagnesu muona (CMS) detektor z LHC powiedział Space Magazine. „Mówi ci, jak szybki jest czas realizacji. Jest to naprawdę bezprecedensowe w historii fizyki cząstek, z tak dużymi i złożonymi eksperymentami dającymi tyle danych, i jest to bardzo ekscytujące ”.
Na razie główny wniosek ponad 6000 naukowców z połączonych zespołów z CMS i detektorów cząstek ATLAS jest taki, że byli oni w stanie ograniczyć zakres masy bozonu Higgsa Modelu Standardowego - jeśli istnieje - w zakresie 116- 130 GeV według eksperymentu ATLAS i 115-127 GeV według CMS.
Model standardowy to teoria, która wyjaśnia interakcje cząstek subatomowych - która opisuje zwykłą materię, z której zbudowany jest Wszechświat - i ogólnie działa bardzo dobrze. Ale nie wyjaśnia, dlaczego niektóre cząstki mają masę, a inne nie, a także nie opisuje 96% Wszechświata, który jest niewidzialny.
W 1964 r. Fizyk Peter Higgs i współpracownicy zaproponowali istnienie tajemniczego pola energii, które oddziałuje bardziej z niektórymi cząstkami subatomowymi niż inne, powodując różne wartości masy cząstek. To pole jest znane jako pole Higgsa, a bozon Higgsa jest najmniejszą cząstką pola Higgsa. Ale bozon Higgsa nie został jeszcze odkryty, a jednym z głównych powodów, dla których zbudowano LHC, była próba jego znalezienia.
Aby znaleźć te małe cząsteczki, LHC rozbija wysokoenergetyczne protony, przekształcając część energii w masę. Powoduje to rozpylanie cząstek wychwytywanych przez detektory. Jednak odkrycie Higgs polega na obserwacji cząstek rozpadających się w tych protonach, a nie na samych Higgs. Jeśli istnieją, są bardzo krótkotrwałe i mogą rozpadać się na wiele różnych sposobów. Problem polega na tym, że wiele innych procesów może również dawać takie same wyniki.
Jak naukowcy mogą odróżnić? Krótka odpowiedź brzmi: jeśli potrafią odkryć wszystkie inne rzeczy, które mogą wytwarzać sygnał podobny do Higgsa i typową częstotliwość, z jaką będą występować, to jeśli zobaczą więcej takich sygnałów niż sugerują obecne teorie, daje im to miejsce szukać Higgsa.
Eksperymenty wykazały ekscesy w podobnych zakresach. I jak zauważono w komunikacie prasowym CERN: „Z indywidualnego punktu widzenia żaden z tych ekscesów nie jest bardziej istotny statystycznie niż rzucenie kostką i wymyślenie dwóch szóstek z rzędu. Co ciekawe, istnieje wiele niezależnych pomiarów wskazujących na region od 124 do 126 GeV. ”
„To bardzo obiecujące” - powiedział Landsberg, który jest również profesorem na Uniwersytecie Brown. „To pokazuje, że oba eksperymenty bardzo dobrze rozumieją, co dzieje się z ich detektorami. Obie kalibracje wykazały nadwyżki przy niskich masach. Niestety, natura naszego procesu jest statystyczna, a statystyki od czasu do czasu grają w śmieszne sztuczki. Więc tak naprawdę nie wiemy - nie mamy wystarczających dowodów, aby wiedzieć - czy to, co zobaczyliśmy, jest przebłyskiem bozonu Higgsa, czy są to tylko statystyczne fluktuacje procesu Modelu Standand, które naśladują taki sam typ podpisów, jak to miało miejsce jeśli powstanie Bozon Higgsa. ”
Landsberg powiedział, że jedynym sposobem radzenia sobie ze statystykami jest uzyskanie większej ilości danych, a naukowcy muszą znacznie zwiększyć rozmiar próbek danych, aby zdecydowanie odpowiedzieć na pytanie, czy bozon Higgsa istnieje przy masie 125 GeV lub dowolnej masie zakres, który nie został jeszcze wykluczony.
Dobra wiadomość jest taka, że w 2012 r. Pojawi się mnóstwo danych.
„Mamy nadzieję czterokrotnie zwiększyć próbkę danych zebranych w tym roku”, powiedział Landsberg. „I to powinno dać nam wystarczającą pewność statystyczną, aby zasadniczo rozwiązać tę zagadkę i powiedzieć światu, czy zobaczyliśmy pierwsze przebłyski Bozonu Higgsa. Jak pokazał dziś zespół, będziemy rosnąć, dopóki nie osiągniemy poziomu istotności statystycznej, który uważa się za wystarczający do odkrycia w naszej dziedzinie. ”
Landsberg powiedział, że w tym niewielkim zasięgu Higgs nie ma wiele miejsca do ukrycia. „To bardzo ekscytujące i mówi ci, że jesteśmy prawie na miejscu. Mamy wystarczającą czułość i piękne detektory; potrzebujemy tylko trochę więcej czasu i trochę więcej danych. Mam nadzieję, że w przyszłym roku powinniśmy być w stanie powiedzieć coś ostatecznego. ”
Powstaje więc napięcie, a rok 2012 może być rokiem Higgsa.
Więcej informacji: komunikat prasowy CERN, ArsTechnica
