Primo approfondimento sul decadimento “magico” del bosone di Higgs

Diventa il bosone di Higgs Nel 2012 L’ho scoperto, ma non era la fine della storia. Secondo la teoria, questa particella fornisce la massa di tutte le particelle di materia, ma finora questo è stato dimostrato solo per le particelle più pesanti. Nuovo Analisi dei reagenti ATLAS nell’acceleratore di particelle LHC Sembra indicare che lo stesso vale per le particelle di quark più leggere e affascinanti.

Per comprendere il bosone di Higgs e il suo ruolo nella fisica delle particelle, è importante studiare come si relaziona alle particelle di materia. secondo Modello standard di fisica delle particelle Questo accoppiamento fornisce le masse di tutte le particelle di materia. Più pesante è la particella, più forte è l’accoppiamento con il bosone di Higgs.

Ma è possibile che il Modello Standard sia incompleto. In teoria, ad esempio, è possibile che una particella meno massiccia non abbia massa, oppure non esclusivo, a causa della scoperta del bosone di Higgs nel 2012. Per arrivare alla base di ciò, i fisici utilizzano rivelatori di LHC per misurare con precisione cosa succede alle particelle di Higgs che si formano nell’acceleratore.

Bosone di Higgs e la seconda generazione

Ci sono tre generazioni di particelle di materia. La prima generazione contiene upquark, downquark ed elettroni. Tutti gli atomi intorno a noi sono costituiti da queste tre particelle di materia. La seconda e la terza generazione sono simili, ma più pesanti.

I fisici del Large Hadron Collider hanno precedentemente dimostrato che il bosone di Higgs si accoppia con un quark top, un quark bottom e una particella tau. Quindi è sicuramente responsabile della massa di un terzo, generazione più pesante. Sopra Nell’ultimo anno, sia ATLAS che CMS اشف detector Nell’LHC, dove decade anche la particella di Higgs – e quindi si accoppia con – la seconda generazione di muoni.

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Il Modello Standard ha tre generazioni di particelle di materia e particelle di forza in rosso.

I fisici stanno anche iniziando a comprendere meglio l’interazione del bosone di Higgs con un’altra particella di seconda generazione: il quark magico. Per fare ciò, hanno cercato particelle di Higgs che decadono in due quark charm nelle misurazioni del rivelatore Atlas. Da questo decadimento, i fisici possono dedurre quanto siano potenti le coppie di bosoni di Higgs al fascino dei quark – e se questo concorda con il Modello Standard.

Le analisi delle misurazioni ATLAS mostrano che l’accoppiamento del quark magico con il bosone di Higgs non può essere 8,5 volte più forte di quanto previsto dal modello standard. Quindi non è ancora certo che l’accoppiamento funzionerà come previsto. “Ma abbiamo dimostrato che non possono esserci deviazioni significative”, dice Tristan de Prie, ricercatore presso l’Istituto olandese di fisica delle particelle Nikhef e partecipante ad ATLAS. Inoltre, questa è la prima volta che possiamo dire qualcosa di significativo sull’accoppiamento dei quark charm con il bosone di Higgs.

respiro profondo

Non è stato facile trovare misurazioni del decadimento delle particelle di Higgs in quark charm. Poiché i quark magici sono molto più leggeri delle particelle di terza generazione, l’accoppiamento con la particella di Higgs è meno potente. Di conseguenza, la dissoluzione che stanno cercando è rara. “Solo il 3% delle particelle di Higgs che si formano al Large Hadron Collider decadono in quark charm”, afferma de Prey.

Inoltre, c’è un altro decadimento delle particelle che assomiglia ai quark charm. Quindi era un compito cacciare misurazioni con quark charm da un’enorme montagna di misurazioni dell’Atlante. Ciò è stato possibile grazie al metodo di analisi intelligente del gruppo di ricerca di Du Pree.

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Rappresentazione schematica del bosone di Higgs che decade in due quark charm (coni blu) nel rivelatore Atlas.

“Questo è davvero un ottimo risultato”, afferma il professore di fisica delle particelle. Freya Blakeman Dalla Vrije Universiteit Brussel e dal rivelatore LHC CMS. “È piuttosto impressionante ciò che ATLAS può effettivamente fare. Possono ovviamente vedere molto bene i quark charm. Ma la chiarezza su questo incantevole decadimento del bosone di Higgs è ancora lontana nel futuro. Penso che passeranno diversi anni prima che possiamo vedere se bosone è L’Higgs decade davvero alla magia dei quark, come prevede il Modello Standard.

De Bree è d’accordo: “Penso che questo sarà chiaro entro il 2040”. Dopo il 2040, una nuova generazione di acceleratori di particelle sostituirà l’LHC. “Solo con questi futuri acceleratori mi aspetto che saremo in grado di testare se la particella di Higgs si accoppia anche con la generazione di particelle più leggera”. Quindi la storia di Higgs richiede molta pazienza.

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