Afslutter på Higgs,

Sjovt faktum:Da fysikere gjorde den historiske opdagelse af Higgs -bosonen i 2012 ved hjælp af verdens mest kraftfulde partikelaccelerator, det gjorde de ikke direkte opdage den undvigende partikel. I stedet, de tog til Higgsys fingeraftryk - et fingeraftryk sammensat af andre partikler. Nu, fysikere, der analyserer mængden af ​​data, der blev indsamlet fra Large Hadron Collider (LHC) 's første to eksperimentelle forsøg, har fundet en anden Higgs fingeraftryk. Og det er forskelligt fra 2012 -opdagelsen, men eventuelt, mere dybtgående.

Inden vi kommer ind i partikelfingeraftryk, lad os se nærmere på, hvad fysikere kigger efter i detektorer i bygninger, der er placeret omkring LHCs 27 kilometer lange ring af superledende magneter. LHC accelererer milliarder af ladede partikler (f.eks. Protoner) for tæt på lysets hastighed og, ved brug af ekstremt præcise magnetfelter, acceleratoren kolliderer disse partikelstråler med andre partikelstråler, der accelereres i den modsatte retning. Den resulterende head-on particle smashup producerer intens energi-den slags energi, som universet ikke har set siden Big Bang, for omkring 13,8 milliarder år siden. Disse partikelkollisioner replikerer betingelserne for Big Bang, kun på en uendelig miniaturiseret skala.

I kølvandet på disse milliarder af mini big bangs, den ekstremt koncentrerede energi kondenserer til nye partikler, der ikke regelmæssigt findes i naturen, ligesom Higgs boson, en partikel, der blev teoretiseret helt tilbage i 1960'erne af Peter Higgs og François Englert.

Higgs -partiklen er en målerboson, eller mellemmanden mellem Higgs -feltet og stof. Higgs -feltet menes at være allestedsnærværende i hele universet. Dette felt giver materien sin masse, og Higgs boson var det "manglende stykke" i standardmodellen for partikelfysik, en opskriftsbog til, hvordan alt stof i universet skal fungere. Ikke overraskende, derefter, at dens opdagelse resulterede i, at Nobelprisen i fysik i 2013 gik til Higgs og Englert.

Som vi allerede påpegede, LHC kan ikke direkte registrere Higgs boson. Denne ustabile partikel henfalder alt for hurtigt til selv den mest avancerede detektor at se. Når det forfalder, det skaber henfaldsprodukter - dybest set almindelige subatomære partikler, der ikke henfalder så hurtigt. Det er som en fyrværkeriraket med en meget kort sikring; du ser kun fyrværkeriet (Higgs boson), når det eksploderer (almindelige henfaldspartikler).

Fysikere foretog deres opdagelse i 2012 takket være CMS- og ATLAS -eksperimenterne på LHC, som afdækkede et "overskud" af fotoner, der stammer fra støjen fra partikelkollisioner. Og de var ikke bare nogen fotoner. Disse fotoner pegede på eksistensen af ​​en partikel med en masse på omkring 125 GeV (det er cirka 133 gange massen af ​​en proton) - en teoretiseret henfaldsproces, der forudsiger, at en Higgs -boson bryder ned i et par fotoner. Men fysikere troede, at Higgs -bosonen måske havde andre måder at forfalde (kaldet "henfaldskanaler"), og nu har fysikerne opdaget Higgs 'foretrukne henfaldskanal - når den bliver til en bundkvark (den anden tungeste af seks varianter af kvarker) og dens søskende mod antimateriale, en bundbundskvark.

Dette er store nyheder. Higgs -bosonen er teoretiseret til at forfalde til par bundbundne kvarker næsten 60 procent af tiden. Sammenlignet med, Higgs forudsiges kun at falde i fotonerpar 30 procent af tiden. Og nævnte vi, at det er virkelig svært at opdage Higgs 'bundkvarkforfaldsfingeraftryk? Så hårdt, at det tog seks år at gøre det.

"Det er ikke nok at finde en enkelt begivenhed, der ligner to bundkvarker, der stammer fra en Higgs -boson, "sagde videnskabsmand Chris Palmer, ved Princeton University, i en erklæring. "Vi havde brug for at analysere hundredtusinder af begivenheder, før vi kunne belyse denne proces, som sker oven på et bjerg af baggrundsbegivenheder, der ligner hinanden. "

Nu har fysikere gjort det, og ved at studere Higgs mest gunstige henfaldsproces, de kan bruge det som et værktøj til at undersøge fysik ud over standardmodellen.

"Fysik ud over standardmodellen" betyder bare "fysik, som vi ikke kender endnu." Ofte mærket "eksotisk fysik" eller "ny fysik, "dette spændende rige skubber ud over grænsen for kendt fysik. Higgs -partiklen menes ofte at være en portal til ny fysik.