• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • CERN: są sygnały, że cząstka Higgsa istnieje

    14.12.2011. 00:33
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Wyniki eksperymentów ATLAS i CMS sugerują, że cząstka Higgsa istnieje - poinformował we wtorek ośrodek badawczy CERN. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie przemawiało za słusznością dotychczasowych teorii fizyki cząstek, sformułowanych w tzw. Modelu Standardowym. Rzeczniczka eksperymentu ATLAS Fabiola Gianotti i rzecznik CMS Guido Tonelli przedstawili we wtorek po południu na seminarium w Genewie dotychczasowe wyniki poszukiwania bozonu Higgsa - cząstki elementarnej, której istnienie przewiduje Model Standardowy.

    "Wyniki te są oparte na analizie znacznie większej ilości danych niż zaprezentowane na letnich konferencjach. Taka ilość danych pozwala na znaczny postęp w poszukiwaniach cząstki Higgsa, ale nie jest wystarczająca na jednoznaczne stwierdzenie, czy cząstka Higgsa istnieje, czy nie" - wyjaśnił rzecznik Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) dr Marek Pawłowski.

    Naukowcy ustalili na razie, że jeśli bozon Higgsa istnieje, to jego masa jest ograniczona do zakresu 116-130GeV przez eksperyment ATLAS i do zakresu 115-127 GeV przez CMS. Zespoły obu eksperymentów zaobserwowały ślady wskazujące na pojawienie się w akceleratorze cząstek o takiej właśnie masie i właściwościach, jakie według przewidywań Modelu Standardowego powinna mieć cząstka Higgsa. Ślady te nie są jednak na tyle silne, by można było oficjalnie ogłosić odkrycie.

    "Bozony Higgsa, jeżeli istnieją, żyją bardzo krótko i rozpadają się na wiele sposobów. Odkrycie polega na obserwacji cząstek pochodzących z rozpadu, a nie samych bozonów Higgsa. Zarówno ATLAS, jak CMS przeanalizowały wiele kanałów rozpadu i oba eksperymenty obserwują małe nadwyżki w zakresie niskich mas, który to zakres nie został jeszcze wykluczony. Każda nadwyżka wzięta z osobna nie jest bardziej istotna statystycznie niż wylosowanie szóstki w dwóch rzutach kością pod rząd. To, co jest interesujące, to fakt, że jest kilka niezależnych pomiarów wskazujących na zakres między 124 a 126 GeV" - podkreśla Pawłowski.

    "Ograniczyliśmy najbardziej prawdopodobny region masy bozonu Higgsa do 116-130 GeV i w ciągu ostatnich kilku tygodni zaczęliśmy obserwować intrygującą nadwyżkę przypadków w okolicy masy 125 GeV. Te nadwyżki mogą być fluktuacją, ale może to być też coś bardziej interesującego. Nie możemy sformułować żadnych konkluzji na tym etapie. Potrzebujemy głębszych analiz i więcej danych. Zważywszy na doskonałe działanie LHC w tym roku, nie będziemy musieli czekać długo na wystarczającą ilość danych, by rozwiązać tę zagadkę w roku 2012" - tłumaczy Fabiola Gianotti, rzeczniczka eksperymentu ATLAS w komunikacie rozesłanym we wtorek przez CERN.

    "Nie możemy wykluczyć obecności bozonu Higgsa w ramach Modelu Standardowego między 115 i 127 GeV w związku z niewielką nadwyżką przypadków w tym obszarze, która pojawia się spójnie w pięciu niezależnych kanałach. Nadwyżka jest najbardziej zgodna z bozonem Higgsa w ramach Modelu Standardowego w okolicy 124 GeV i poniżej, ale statystycznie nie jest wystarczająco duża, by powiedzieć cokolwiek rozstrzygającego. Na dzień dzisiejszy, to, co obserwujemy, jest zgodne tak z fluktuacją tła, jak z obecnością bozonu. Ulepszone analizy i dodatkowe dane dostarczone w 2012 roku przez tę wspaniałą maszynę udzielą definitywnej odpowiedzi" - zapowiada Guido Tonelli, rzecznik eksperymentu CMS.

    Jak przypomina rzecznik NCBJ, w ciągu nadchodzących miesięcy oba zespoły będą nadal ulepszały swoje analizy przed konferencjami z fizyki cząstek elementarnych w marcu. "Rozstrzygające stwierdzenie o istnieniu bądź nie bozonu Higgsa wymaga jednak zebrania większej ilości danych i jest mało prawdopodobne przed połową 2012 roku" - zastrzega.

    Cząstka Higgsa ma być częścią mechanizmu sprawiającego, że cząstki mają taką, a nie inną masę. Zgodnie z hipotezą mechanizmu Higgsa, przestrzeń jest wypełniona tzw. polem Higgsa, z którym oddziałują wszystkie cząstki. Te rodzaje cząstek, które oddziałują silniej z polem, mają większą masę od tych, które oddziałują słabiej, a dzieje się tak w pewnym sensie podobnie, jak w przypadku wyścigowego bolidu, który znacznie łatwiej rozcina powietrze niż autobus.

    Do poszukiwań m.in. cząstki Higgsa został zbudowany najpotężniejszy akcelerator cząstek elementarnych - Wielki Zderzacz Hadronów LHC (Large Hadron Collider). Znajduje się on w tunelu o średnicy 9 km na głębokości 100 metrów pod ziemią w laboratorium Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN w pobliżu Genewy na granicy francusko-szwajcarskiej.

    Badacze na razie skupiają się na poszukiwaniu cząstki Higgsa o takich właściwościach, jakie przewiduje Model Standardowy, czyli teoria, której fizycy używają do opisu zachowania cząstek elementarnych i oddziaływań między nimi. Możliwe jednak, że akcelerator LHC pozwoli rozszerzyć tę teorię.

    "Teoria ta doskonale opisuje zwykłą materię, z której zbudowani jesteśmy my i cały widzialny Wszechświat. Model Standardowy nie opisuje jednak 96 proc. Wszechświata, która jest dla nas niewidzialna. Jeden z podstawowych punktów programu fizycznego LHC to wyjście poza Model Standardowy, a bozon Higgsa może być tu kluczowy. Znalezienie bozonu Higgsa w ramach Modelu Standardowego potwierdziłoby teorię wysuniętą w latach 60. XX wieku, ale istnieją też inne możliwe warianty bozonu Higgsa związane z teoriami wykraczającymi poza Model Standardowy" - poinformował CERN w oficjalnym komunikacie.

    PAP - Nauka w Polsce

    ula/ hes/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Bozon Higgsa (higson) – cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez model standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, prowadzone przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie. Wyniki ogłoszone 4 lipca zostały potwierdzone przez rezultaty kolejnych eksperymentów, publikowane w ciągu następnego roku. Masa odkrytej cząstki, wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu oraz jej właściwości stanowiły mocne potwierdzenie, że jest to długo poszukiwany bozon Higgsa. W kwietniu zespoły pracujące przy detektorach CMS i ATLAS ostatecznie stwierdziły, że cząstka ta jest bozonem Higgsa. Pole Higgsa – skalarne pole postulowane w 1964 roku przez Petera Higgsa. Koncepcja pola Higgsa została wykorzystana przez Stevena Weinberga do konstrukcji Modelu Standardowego. Gerald Stanford Guralnik (ur. 17 września 1936, Cedar Falls, Iowa, USA) – fizyk amerykański, profesor fizyki, Brown University. Pracuje głównie w dziedzinach kwantowej teorii pola oraz ogólnej teorii względności. Szczególnie cytowany za wkład w dziedzinie spontanicznego złamania symetrii (pole Higgsa, bozon Higgsa). W 2010 wyróżniony Nagrodą Sakurai.

    Rozpad protonu – hipotetyczny nowy rodzaj rozpadu promieniotwórczego, w rezultacie którego swobodny proton rozpadałby się na lżejsze cząstki. W Modelu Standardowym fizyki cząstek elementarnych rozpad taki jest zabroniony, ponieważ łamie zasadę zachowania liczby barionowej. Możliwość takiego rozpadu przewidują niektóre rozszerzenia Modelu Standardowego, np. teorie wielkiej unifikacji. Eksperymentalnie nie udało się dotychczas jednoznacznie zaobserwować żadnych przypadków tego procesu. W fizyce cząstek elementarnych, bozony cechowania są nośnikami oddziaływań podstawowych. Innymi słowy, cząstki elementarne, których oddziaływania są opisane przez teorię pola z cechowaniem, powodują powstanie sił poprzez wymianę bozonów cechowania.

    Model standardowy – teoria fizyki cząstek podstawowych, zwanych też cząstkami elementarnymi, które są podstawowymi składnikami każdej materii. Opisuje trzy z czterech (z wyjątkiem grawitacji) oddziaływań podstawowych: oddziaływanie elektromagnetyczne, oddziaływanie słabe i oddziaływanie silne. Sformułowana jest w języku matematyki, opisując relacjami matematycznymi zależności między elementami tej teorii. Opiera się na koncepcji pola Yanga-Millsa. Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.

    Teoria Fermiego, to teoria oddziaływań słabych stworzona w 1932 roku przez Enrico Fermiego w celu wyjaśnienia rozpadu beta. Postulowała istnienie bozonu W przenoszącego siły i powodującego przemiany cząstek. Teoria ta naruszała symetrię względem odbić przestrzennych i z tego względu oddziaływanie słabe było zwane chiralnym: cząstki prawoskrętne oddziaływały inaczej niż lewoskrętne. LHC@home - projekt przetwarzania rozproszonego platformy BOINC. Jego celem jest umożliwienie dokładnej kalibracji akceleratora cząstek elementarnych, Large Hadron Collider (LHC), budowanego przez CERN w Genewie.

    Oddziaływanie słabe jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Przenoszone jest za pomocą jednej z trzech masywnych cząstek: bozonów naładowanych (W i W) oraz bozonu neutralnego (Z). Jest odpowiedzialne za rozpad beta i związaną z nim radioaktywność oraz za rozpad np. mionu i cząstek dziwnych. Siła oddziaływania słabego jest 10 razy mniejsza niż siła oddziaływania silnego. Jest zbyt słabe, by połączyć leptony w większe cząstki, tak jak oddziaływania silne łączą w hadronach kwarki.

    Nośniki oddziaływań - w teoriach kwantowych oddziaływania są przenoszone przez pewne cząstki zwane właśnie nośnikami oddziaływań lub kwantami oddziaływań. Istnieją dwie kategorie takich cząstek - rzeczywiste cząstki (przenoszące oddziaływania elementarne) oraz quasicząstki (pseudocząstki).

    Grawiton – hipotetyczna cząstka elementarna, która nie ma masy, ani ładunku elektrycznego i przenosi oddziaływanie grawitacyjne. Teoria grawitonu jest podstawą różnych kwantowych teorii grawitacji, będących wersją kwantowej teorii pola, ale nie Modelu Standardowego. Kwark t (ang. top, true), kwark wysoki, kwark prawdziwy (w literaturze popularnonaukowej), inaczej zwany szczytowym lub wierzchnim – kwark należący do trzeciej generacji cząstek elementarnych. Jest najcięższym znanym kwarkiem. Jego masa jest na tyle duża, że pojedynczy kwark t potrafi się rozpaść (aby było to możliwe masa kwarka musi być większa niż bozonu W).

    Dodano: 14.12.2011. 00:33  


    Najnowsze