aneb detektor ATLAS zaznamenal rozpad Higgsova bosonu na fermiony
Výzkumná skupina z detektoru ATLAS, který je jedním z hlavních přístrojů odhalujících podstatu vlastností hmoty na urychlovači LHC v evropském výzkumném centru CERN, uvolnila předběžné výsledky ukazující rozpad slavného Higgsova bosonu na dvě částice tau. Tauon (často zvaný pouze tau a značený řeckým písmenem τ) patří do podskupiny subatomárních částic zvaných fermiony. Právě částice tohoto druhu tvoří nám známou hmotu. Tento výsledek byl zatím potvrzen na hladině významnosti 4,1 z pětibodové škály (pro tuto hodnotu se pravděpodobnost chyby pohybuje řádově v miliontinách), kterou fyzici běžně používají k určení přesnosti výsledku. Jedná se tedy o první skutečný důkaz, že Higgsův boson se může rozpadat i na fermiony.
4. července 2012 vědci z experimentů ATLAS a CMS oznámili, že objevili novou částici. Později bylo potvrzeno, že se jedná o dlouho očekávaný Higgsův boson.
Před částicovými fyziky se tedy objevil nový úkol – zjistit, co je nová částice zač, jestli zapadá do současného komplexního teoretického popisu mikrosvěta – Standardního modelu, nebo jestli její vlastnosti mohou propojit stávající fyziku s oblastmi, kterým stále nerozumíme. Jednou z nejdůležitějších vlastností, kterou se vědci snažili určit, je povaha rozpadu této částice.
Higgsův boson existuje jen velmi krátkou dobu a rozpadá se na jiné částice. Různé cesty, kterými může zaniknout, nazýváme rozpadové módy. Zatím vědci z experimentu ATLAS detekovali dva různé druhy rozpadu na tzv. výměnné bosony – částice interakce, tedy jakési nosiče pole nebo síly. Kromě bosonů ovšem existují i fermiony, které tvoří běžnou hmotu (patří sem elektrony a kvarky, které tvoří protony a neutrony). Tauon je ve své podstatě mnohem těžší elektron, má také záporný náboj.
Původní Brout-Englert-Higgs mechanismus je teorie, která popisuje, jak získávají hmotnost zmíněné výměnné částice. Ovšem současný Standardní model předpovídá, že i fermiony získávají hmotnost tímto způsobem, takže Higgsův boson se může rozpadnout přímo na bosony nebo fermiony. Nejnovější předběžné výsledky jsou jasným důkazem, že tomu tak opravdu je. Standardní model si tedy může připsat další úspěšnou předpověď.
Tento důležitý objev byl uskutečněn jen díky pozorné analýze dat naměřených během první kampaně urychlovače LHC. Jen nová data umožní fyzikům zvážit přesnost ostatních předpovědí Standardního modelu, případně ověřit správnost jiných nových modelů. Naštěstí se LHC znovu rozběhne v roce 2015 a navíc bude se pracovat s větší energií svazků. Vědci tedy očekávají, že rozpad Higgsova bosonu uvidí v datech mnohem častěji.
Program základního fyzikálního výzkumu, který zahrnuje také přesná měření Higgsova bosonu, bude na detektoru ATLAS pokračovat v ověřování Standardního modelu. Dalších deset let bude pro částicovou fyziku mimořádně vzrušujících – detektory urychlovače LHC právě objevily novou oblast fyziky, kterou je třeba pořádně prozkoumat.
Zdroj: CERN
