Οι επιστήμονες βρήκαν τα πρώτα στοιχεία της διάσπασης του σπάνιου μποζονίου Higgs

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τα πρώτα στοιχεία της διάσπασης του μποζονίου Higgs, διευρύνοντας την κατανόησή μας για το παράξενο κβαντικό σύμπαν.

Το 2012, απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής για μια σημαντική ανακάλυψη: την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs, ενός υποατομικού σωματιδίου που είχε προβλεφθεί από το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής σχεδόν 50 χρόνια νωρίτερα. Το μποζόνιο Higgs είναι βραχύβιο, διασπάται γρήγορα σε σωματίδια με μικρότερη μάζα, όπως δύο φωτόνια (σωματίδια φωτός).

Τώρα ερευνητές που χρησιμοποιούν ATLAS και CMS στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στην Ελβετία βρήκαν στοιχεία για μια σπάνια διάσπαση του μποζονίου Higgs, στην οποία ένα υποατομικό σωματίδιο χωρίζεται σε ένα φωτόνιο και δύο λεπτόνια, έναν τύπο στοιχειώδους σωματιδίου που μπορεί να είναι φορτισμένο ή ουδέτερο. Συγκεκριμένα, βρήκαν στοιχεία ότι το μποζόνιο Higgs μπορεί να διασπαστεί είτε σε ένα φωτόνιο και ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, είτε σε ένα φωτόνιο και ένα ζεύγος μιονίων με το αντίθετο φορτίο.

Χρησιμοποιώντας το Καθιερωμένο Μοντέλο, οι επιστήμονες μπορούν να προβλέψουν τα διάφορα στοιχειώδη σωματίδια στα οποία μπορεί να διασπαστεί το μποζόνιο Higgs, με δύο φωτόνια να είναι μια αρκετά «κανονική» διάσπαση. Μπορούν επίσης να υπολογίσουν πόσο συχνά το μποζόνιο Higgs διασπάται σε διαφορετικούς συνδυασμούς σωματιδίων.

Σε αυτό το είδος διάσπασης, μετά από μια εξαιρετικά σύντομη διάρκεια ζωής, το μποζόνιο Χιγκς μετατρέπεται γρήγορα σε ένα μόνο φωτόνιο, το οποίο οι επιστήμονες αποκαλούν «εικονικό φωτόνιο». Αυτό το «εικονικό φωτόνιο», γνωστό και ως «φωτόνιο εκτός κελύφους», μετατρέπεται αμέσως σε κάτι σαν δύο λεπτόνια. Αυτό το «εικονικό φωτόνιο» έχει μια πολύ μικρή μη μηδενική μάζα, ενώ τα συνηθισμένα φωτόνια είναι εντελώς χωρίς μάζα.

Επίσης ενδιαφέρον:

• Οι επιστήμονες διαβεβαιώνουν ότι η πέμπτη διάσταση του σύμπαντος υπάρχει
• Ο μαθητής ανακάλυψε την ύλη που λείπει στον γαλαξία
• Ένα τεράστιο φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης ανακαλύφθηκε σε έναν νάνο γαλαξία

Δύο λεπτόνια «μπαίνουν στο θερμιδόμετρο μας πολύ κοντά το ένα στο άλλο», λένε οι ειδικοί. Το θερμιδόμετρο LHC είναι ένα όργανο που αποτρέπει τη σύγκρουση σωματιδίων. Οι επιστήμονες μπορούν να ανιχνεύσουν και να μελετήσουν αυτά τα σωματίδια όταν σταματήσουν ή «απορροφηθούν» από το όργανο.

Αν και οι επιστήμονες προέβλεψαν ότι αυτός ο τύπος διάσπασης θα έπρεπε να υπάρχει με το μποζόνιο Higgs, αυτή η νέα ανίχνευση είναι "η πρώτη υπόδειξη αποδεικτικών στοιχείων για αυτήν την πολύ σπάνια μορφή διάσπασης του μποζονίου Higgs."

Ωστόσο, η ομάδα πιθανότατα δεν θα είναι σε θέση να παρατηρήσει άμεσα τη σπάνια αποσύνθεση μέχρι να αναβαθμίσει τον εξοπλισμό για το μελλοντικό πρόγραμμα LHC υψηλής φωτεινότητας. «Καθώς το πρόγραμμα Υψηλής Φωτεινότητας LHC αναμένεται να παράγει τεράστιες ποσότητες δεδομένων, η μελέτη των σπάνιων διασπάσεων των μποζονίων Higgs θα γίνει το νέο φυσιολογικό», ανέφερε η ATLAS σε δήλωση.

Μελετώντας τέτοιες σπάνιες διασπάσεις, οι επιστήμονες μπορούν να εξερευνήσουν την πιθανότητα νέας φυσικής πέρα ​​από το Καθιερωμένο Μοντέλο. Το Καθιερωμένο Μοντέλο εξηγεί πολλά για το φυσικό μας σύμπαν, αλλά δεν περιλαμβάνει τη βαρύτητα ή τη σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη, η οποία δεν εκπέμπει φως και δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα, πιστεύεται ότι αποτελεί περίπου το 80% της συνολικής ύλης στο γνωστό σύμπαν.

Όλα αυτά «δεν μας δίνουν ακόμη νέες πληροφορίες για την πύλη Higgs στον «σκοτεινό τομέα», λένε οι ερευνητές. Αλλά «αποδεικνύει ότι μπορούμε να αναζητήσουμε τόσο πολύ σπάνια πράγματα πολύ εύκολα».

Διαβάστε επίσης:

• Οι επιστήμονες βρήκαν ένα σύστημα όπου το κεντρικό αστέρι και οι πλανήτες περιστρέφονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις
• Η IBM χρησιμοποιεί ατομικό μικροσκόπιο για να μελετήσει την ατμόσφαιρα του φεγγαριού του Κρόνου