Pirmą kartą stebėtas Higso bozono veikimas

Higsas sugalvotas tam, kad paaiškintų, kodėl tokios sąveikos dalelės kaip W ir Z bozonai (silpnąją sąveiką pernešančios dalelės) turi masę, tuo tarpu fotonai (elektromagnetinę sąveiką pernešančios dalelė) masės neturi. 50 metų tai buvo trūkstama dalis Standartinio dalelių fizikos modelio, aprašančio fundamentalių dalelių sąveiką.

ATLAS eksperimentas LHC netoli Ženevos, Šveicarijoje, buvo vienas iš detektorių, padėjusių 2012 metais atrasti higsą. Dabar ATLAS fizikai praneša detektoriumi užfiksavę vienas į kitą atsitrenkiančius W bozonus (arxiv.org/abs/1405.6241).

Šis retas procesas gali būti panaudojamas higso veikimo principo tyrimams ir gali atverti kelius į naująją fiziką, sako Marc-André Pleier iš Nacionalinės Brookhaven laboratorijos Niujorke.

Poveikio ieškojimas LHC buvo tikras iššūkis, nes W bozonai išsibarstydavo neįtikėtinai retai, netgi rečiau nei sukuriamas Higso bozonas. Greitintuvas protonų srautai sudaužiami priešpriešais beveik šviesos greičiu. Kartkartėmis vienas iš protonų išspinduliuoja W bozoną. Jį išvysti galime tik tuo atveju, jeigu abu protonai išspinduliuotų W bozoną tuo pačiu metu, ir jeigu tie W bozonai būtų nutaikyti vienas į kitą.

Tačiau kaip tai susiję su higsu? Kai teoretikai pamėgino apskaičiuoti, kaip dažnai W bozonai turėtų sąveikauti vieni su kitais, gauti rezultatai buvo fiziškai neįmanomi, nebent dalelės susidurdamos apsikeistų Higso bozonu.

Taigi, W bozonų susidūrimo vieta yra viena iš geriausių vietų ieškoti fizikos už Standartinio modelio ribų, kuris, mūsų nuomone, dar nebaigtas, nes jame neatsižvelgiama į gravitaciją bei negali išsiaiškinti tokių paslapčių, kaip tamsioji materija ar tamsioji energija. Jeigu sąveikos metu W bozonai gali apsikeisti daugiau nei vienu higsu, jie turėtų nutolti ar išsisklaidyti vienas nuo kito daug dažniau, nei nurodo Standartinis modelis.

„Šių išsisklaidymų dažnio ir stebimos energijos lygiai privalėtų gana smarkiai pasikeisti“, sako su kitu LHC eksperimentu CMS dirbantis Matthew Herndon iš Viskonsino universiteto.

ATLAS užfiksuoti 34 įrodymai iš milijardų susidūrimų, sako Pleier, ir kol kas viskas atitinka Standartinio modelio prognozes. Tačiau jau paties efekto stebėjimas yra ženklus įvykis, ir Herndonas sako, kad CMS eksperimentas taip pat jau greitai atskleis savo rezultatų versiją.

„Niekada nepažvelgėme į šį Standartinio modelio kampą“, sako ATLAS komandos narys Jake'as Searcy'is iš Mičigano universiteto, An Arbore. „Tai kažko labai įdomaus pradžia.“

This article appeared in print under the headline „First sighting of the Higgs at work“

Išsamesnė šio pasakojimo versija

Lisa Grossman
New Scientist № 2979