ヒッグス粒子がクォークに分裂する

物理学者が初めてヒッグスの崩壊の最も頻繁な形を理論的に観察する

これは、ヒッグス粒子が2つの下部クォークに崩壊する様子が、LHCのATLAS検出器でどのように見えるかです。 ©CERN / ATLASコラボレーション
読み上げ

最後に:物理学者は、最初に2つのボトムクォークでヒッグスボソンの崩壊を観測しました。 これにより、ヒッグス粒子の挙動に関する理論的予測が確認され、その短命の性質が説明される、と研究者らは報告している。 これらの崩壊の観測とヒッグス粒子のより正確な質量測定は、CERNの粒子加速器LHCで達成されます。

CERNの物理学者が2012年に長い間想定されていたヒッグスボソンを発見したとき、それは感動でした。 この粒子とそれに関連するメカニズムについては、素粒子に質量がある理由を説明します。

ヒッグス粒子には「お気に入りの分裂」がある

しかし、ヒッグス粒子の証拠では、すべての質問に答えられているわけではありません。 なぜなら、それが本当に標準モデルに対応するかどうか、そしておそらくそれがいくつかのヒッグス粒子のうちのたった1つにすぎないかどうかを明らかにする必要があるからです。 「特にヒッグスが他の粒子と相互作用する方法はエキサイティングです。なぜなら、標準モデルを超えた物理学がこれらの相互作用で明らかになる可能性があるからです」とCERN所長ファビオラ・ギアノッティは説明します。

ヒッグス粒子の予測の1つはその崩壊に関するものです。 崩壊は他のボソンとレプトンで検出されましたが、物理学者は理論的に最も一般的な崩壊形態を見つけることができませんでした。 「これは、2つのボトムクォークでのヒッグスの崩壊を好むものであり、実際に症例の58%で起こるはずです」とATLASの共同研究の物理学者は説明しています。 「これはヒッグスパズルの重要な部分です。」

ヒッグスボソン(黄色)とボトムクォーク(丸で囲んだ)を持つ粒子物理学の標準モデル。 ©MissMJ / CC-by-sa 3.0

クォーク突風のマンハント

ボトムクォークのヒッグス粒子の崩壊は、実際に物質と相互作用する証拠の1つと考えられています。 同時に、この減衰の頻度は、ヒッグスが非常に短命である理由を説明しています。 ここでの問題:底部クォークは、他の多くの開始粒子の崩壊生成物として粒子加速器で形成されます。 したがって、このセットのヒッグスからクォークを識別することは非常に困難です。 ディスプレイ

LHCは2回目の実行時に1日あたり約20, 000個のヒッグス粒子を生成しますが、物理学者は徹底的な分析を行った後、そのクォーク崩壊の痕跡を追跡することができました。 「我々の計算では、70, 000のバックグラウンドイベントごとにボトムクォークに約300のヒッグス崩壊があることが示されました」とATLASの研究者は報告しています。

最後に:曲線のこぶ

今、物理学者は、減衰曲線の切望された「こぶ」を発見しました:「我々は、我々の期待に非常によく一致する偏差を観察しました」と、物理学者は言います。 「最終的に、2つのボトムクォークでヒッグスの崩壊の証拠を見たと言うことができます。」

赤い曲線はヒ​​ッグスの下部クォーク分解を示し、灰色はZボソンの崩壊から得られた下部クォークです。 CERN / ATLASコラボレーション

これらの観測の重要性は現在3.6シグマ であり、5シグマのしきい値をわずかに下回っており、素粒子物理学者が公式に発見を語っています。 それにもかかわらず、物理学者はヒッグスのボトムクォークの崩壊をようやく捕らえたと確信しています。 他のプロセスからの観測信号がvorges uschtである確率は、わずか0.018%です。

「ヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するというこの証拠は、ヒッグスの性質を探求する上で重要なマイルストーンです」と、ATLASコラボレーションのスポークスマン、Karl Jakobsは言います。 「この新しい崩壊の研究は、ヒッグスへの新しい洞察を提供します-そして、彼らは私たちの通常の理論を超えた新しい物理学への手がかりを提供することができました。」

そして別の崩壊タイプ

実際、ヒッグスの研究にはすでにさらなる進歩があります。LHJCのCMS検出器で、物理学者は59シグマのヒッグスのさらなる崩壊形を確認しました。 ヒッグス粒子は2つのタウレプトンに分解されます。それらは電子の最も重い親類です。 「これは、ヒッグス粒子がレプトンにも結合できることを証明するために重要です」とCMSの広報担当ジョエル・バトラーは述べています。

ATLAS検出器の研究者は、ヒッグス粒子の質量をさらに特定することにも成功しました。 したがって、彼らが報告しているように、124.98 +/- 0.28ギガ電子ボルト(GeV)です。

(CERN / ATLASコラボレーション、2017年7月20日-NPO)