Kada se tokovi ultra brzih protona sudare, Higsov bozon bi mogao da nastane na najkraći trenutak pre nego što se raspadne na lakše čestice.
U tom trenutku, fizičari mogu da rade unazad kako bi procenili masu onoga što bi mogla biti najvažnija, a ipak najneuhvatljivija čestica u Standardnom modelu.
Nakon što su izračunali brojeve za zapanjujući broj sudara protona pomoću Velikog hadronskog sudarača (LHC), fizičari sada imaju najprecizniju cifru do sada za ovo najvažnije svojstvo.
Prvi put objavljeno u julu, poslednja merenja su iz četvorogodišnjeg perioda kada se predviđalo da je oko 9 miliona čestica Higsovog bozona proizvedeno na LHC-u, najvećem i najmoćnijem sudaraču čestica na svetu. Ali samo mali deo tih Higsovih je eksperimentalno posmatran.
Ipak, bilo je dovoljno da međunarodni tim istraživača koji radi na eksperimentu ATLAS, jednom od dva detektora na LHC-u, dobije najpreciznija merenja mase Higsovog bozona.
Higsova čestica je prilično zbunjujuća: proizilazi iz kvantnog polja koje emanira kroz Univerzum, dajući drugim fundamentalnim česticama njihovu masu.
Dok se mase drugih čestica u Standardnom modelu fizike mogu zaključiti iz teorije, fizičari moraju relativno slepo da pipaju kroz eksperimentisanje da bi odredili Higsovu masu.
Precizno merenje je važno s obzirom na važnost merenja u razumevanju drugih interakcija čestica.
Njegova sopstvena relativno velika masa učinila je posmatranje Higsovog bozona prilično zahtevnim, a ipak su trenutna merenja Higsove mase tri puta lakša nego što modeli sugerišu, prema predviđanjima.
Iako ta neslaganja još uvek nisu rešena, ova najnovija merenja preciziraju naše najbolje procene mase Higsovog bozona, što utiče na to kako on stupa u interakciju sa drugim česticama i samim sobom.
Istraživači su kombinovali nekoliko merenja mase na osnovu raspada čestice sa preciznijim kalibracijama, da bi dobili masu Higsovog bozona od 125,11 gigaelektronvolta (GeV) sa nesigurnošću od 0,11 GeV. To je manje u odnosu na masu od 125,35 GeV i preciznost od 0,12 odsto u 2019.
„Ovaj rezultat trenutno predstavlja najpreciznije merenje mase Higsovog bozona, dostižući preciznost od 0,09 odsto na ovoj fundamentalnoj količini“, pišu članovi ATLAS saradnje u svom radu.
Važno je da procena tima smanjuje statističku i sistematsku nesigurnost Higsove mase za još jedan stepen – nesigurnost koja je ranije ostavljala značajan prostor za tumačenje podataka.
Preciznija merenja pomaže fizičarima da testiraju predviđanja Standardnog modela fizike čestica i otkriju moguća odstupanja – ako postoje.
Samo prošle godine, na primer, najpreciznije merenje ikada napravljeno mase V bozona otkrilo je nekoliko mogućih pukotina u Standardnom modelu, koji ostaje naš najbolji radni model osnovnih čestica i njihovih interakcija. Masa V bozona je bila manja za sedam standardnih devijacija od predviđanja modela, rezultat koji niko nije očekivao.
Ovakva odstupanja nagoveštavaju neki novi ili nepoznati fenomen mimo Standardnog modela, koji ne objašnjava sve o Univerzumu. Međutim, precizno ne znači ni tačno; može biti da su merenja pogrešna, a ne teorija.
Što se tiče Higsovog bozona, uprkos ovim poslednjim merenjima, fizičari takođe nisu utvrdili njegova svojstva – čak ni izbliza.
Kao prvo, Higsov bozon se zapravo ne pojavljuje sa istom masom svaki put, već ima širenje mogućih masa, što fizičari nazivaju njegovom ‘širinom’. 2022. godine, naučnici su precizirali svoje procene ‘širine’ Higsovog bozona sa većom preciznošću nego ikada ranije.
Ali dobijajući sve finije procene Higsove mase, fizičari se približavaju odgovoru na neka teška pitanja o zagonetnoj čestici, kao što su: Da li Higsov bozon interaguje sa samim sobom kao što standardni model predviđa da bi trebalo? I kako se spaja sa drugim česticama?
Još divlja pitanja uključuju: da li postoje različite verzije Higsa koje još nismo otkrili, i da li bi Higs mogao da bude portal za razumevanje tamne materije, misteriozne stvari koja ispunjava Univerzum, a koju niko nikada nije video?
Naravno, fizičari su još uvek u potrazi za drugim česticama koje bi mogle da objasne neverovatnu lakoću Higsovog bozona, anomaliju koja ih prati otkako je Higs otkriven 2012.
Pošto su nedavne nadogradnje LHC-a sada završene, dizajnirane da povećaju energiju i intenzitet sudara njegovih čestica, i još nadogradnji planiranih u budućnosti, ko zna šta će se pojaviti?
