Μέτρησαν την μάζα του μποζονίου Higgs με πρωτοφανή ακρίβεια

Το μποζόνιο Higgs είναι ένα ξεχωριστό σωματίδιο. Είναι η εκδήλωση ενός πεδίου που δίνει μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια. Αλλά αυτό το πεδίο δίνει επίσης μάζα και στο ίδιο το μποζόνιο Higgs. Μια μέτρηση με μεγάλη ακρίβεια της μάζας του μποζονίου, πέρα από το γεγονός ότι πρόκειται για ένα βήμα μπροστά όσον αφορά τις γνώσεις μας στη φυσική, θα βοηθήσει και στον σχεδιασμό των πειραμάτων που θα γίνουν στους ισχυρότερους επιταχυντές του μέλλοντος, με στόχο την παρατήρηση νέων φαινομένων.

Μετά την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs το 2012 οι ερευνητικές ομάδες ATLAS και CMS στο CERN ασχολήθηκαν με τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων του. Στο Καθιερωμένο Πρότυπο, την θεωρία που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους, η μάζα του μποζονίου Higgs σχετίζεται με την ισχύ της αλληλεπίδρασης του σωματιδίου με τον εαυτό του. Η σύγκριση μετρήσεων μεγάλης ακρίβειας αυτών των δυο ιδιοτήτων αποτελεί ένα σημαντικό κριτήριο ελέγχου των προβλέψεων του Καθιερωμένου Προτύπου και βοηθά την αναζήτηση φυσικής πέραν των προβλέψεων αυτής της θεωρίας. Μαζί με την διερεύνηση της «αυτό-αλληλεπίδρασης» οι ερευνητές έδωσαν επίσης ιδιαίτερη προσοχή στον ακριβή προσδιορισμό της μάζας του μποζονίου Higgs.

Όταν ανακαλύφθηκε το σωματίδιο, η μάζα του μετρήθηκε περίπου 125 GeV (γιγα-ηλεκτρονιοβολτ), χωρίς μεγάλη ακρίβεια. Η ανάλυση περισσότερων δεδομένων ήταν αναγκαία ώστε να μειωθούν το σφάλματα. Έτσι, οι ερευνητικές ομάδες ATLAS και CMS βελτίωναν συνεχώς την ακρίβεια. Πέρυσι, η συνεργασία ATLAS υπολόγισε την μάζα του Higgs 124,97 GeV με ακρίβεια 0,24GeV ή 0,19%.

Τώρα έρχεται η συνεργασία CMS και ανακοινώνει την ακριβέστερη μέχρι σήμερα εκτίμηση της μάζας του Higgs: 125,35 με ακρίβεια 0,15 GeV ή 0,12%.

Όπως και τα περισσότερα σωματίδια, έτσι και το μποζόνιο Higgs είναι ασταθές και διασπάται σε ελαφρύτερα σωματίδια (o μέσος χρόνος ζωής του είναι ελάχιστος, περίπου 1,5·10−22s). Η μέτρηση της μάζας βασίστηκε σε δυο πολύ διαφορετικούς μετασχηματισμούς του μποζονίου Higgs: διάσπαση σε τέσσερα λεπτόνια διαμέσου δυο ενδιάμεσων μποζονίων Ζ και διάσπαση σε ζεύγη φωτονίων. Για να πάρουν το τελικό αποτέλεσμα οι ερευνητές του CMS συνδύασαν τα αποτελέσματα αυτών των δυο διασπάσεων από τις μετρήσεις του 2011 και 2012, με αυτές του 2016. Έτσι, προστέθηκε ένα ακόμα λιθαράκι στην επίπονη έρευνα των στοιχειωδών σωματιδίων.

πηγή: https://home.cern/news/news/physics/cms-measures-higgs-bosons-mass-unprecedented-precision