Rezultatul coliziunii de protoni la LHC

La noile acceleratoare de particule, generația acceleratoarelor după actualul LHC (Large Hadron Collider, Cern), vor fi studiate procese de dezintegrare ale bosonului Higgs care ne-ar putea dezvălui o lume necunoscută. Dezintegrările acestui boson ar putea să se producă și în particule pe care încă nu le-am descoperit, ce ar putea avea legătură inclusiv cu materia întunecată.


BOSONUL HIGGS

Descoperirea bosonului Higgs în 2012 la Marele Accelerator de Hadroni de la CERN, prin măsurătoarea (identificarea) particulelor în care acest boson se dezintegrează, a reprezentat un enorm succes al fizicii particulelor elementare și, în același timp, o confirmare minunată a teoriei modelului standard. Experimentele ATLAS și CMS au descoperit acest boson, care era prevăzut de teorie cu circa 50 de ani în urmă. Descoperirea bosonului confirmă mecanismul care generează masa particulelor elementare.

Bosonul Higgs însă ar putea să ne ducă într-o lume necunoscută, la viitoarele acceleratoare de particule.

 
CUM A FOST DESCOPERIT BOSONUL HIGGS?

Busonul Higgs a fost descoperit prin măsurătoarea particulelor în care se dezintegrează, deoarece viață medie a bosonului este extrem de scurtă, ceea ce înseamnă că nu-l putem măsura în mod direct (nu ajunge la detectoarele nostre).

Bosonul era produs în urma interacțiunilor fasciculelor de protoni de la acceleratorul LHC la energii foarte mari. Protonii sunt compuși din quarcuri – particule elementare. În momentul în care se ciocnesc protonii la energii mari, quarcurile dintr-un proton interacționează cu quarcurile din celălalt și dau naștere unor noi particule, printre care și bosonul Higgs. Acesta se dezintegrează în alte particule, care pot, la rândul lor, să se dezintegreze în alte particule. Tocmai acest proces i-a încurajat pe cercetători să analizeze cu atenție posibilele dezintegrări ale bosonului Higgs, dezintegrări ce ne-ar putea duce într-o lume necunoscută.

-- Citește și: Cum a fost descoperit bosonul Higgs (video)
 

BOSONUL HIGGS S-AR PUTEA DEZINTEGRA ÎN PARTICULE NECUNOSCUTE

Într-un articol publicat recent în Journal of High Energy Physics se analizează posibila dezintegrare a bosonului Higgs în particule încă necunoscute. Aceste particule, care ar putea avea de-a face inclusiv cu materia întunecată, ar avea o viață medie scurtă, și s-ar putea dezintegra în quarcuri, precum quarcurile grele (de tip bottom). Quarcurile ar genera jeturi de particule măsurate de detectoare. Aceste jeturi ar lua deci naștere la o anumită distanță față de punctul de interacțiune a fasciculelor care, în urma ciocnirilor, ar genera bosonii Higgs care se dezintegrează în particulele necunoscute. Tocmai această distanță ne-ar ajuta să înțelegem caracteristicile noilor particule, precum masa și durata de viață.

 
UNDE S-AR PUTEA STUDIA?

Din păcate este extrem de greu, dacă nu imposibil, de efectuat acest studiu la LHC. Ciocnirea protonilor generează foarte multe particule în starea finală și acestea ne „orbesc”, adică acoperă eventualul semnal generat de dezintegrarea bosonilor Higgs în noi particule. Pentru a studia acest proces este nevoie de acceleratoare mai „curate”, precum cele în care în locul protonilor care sunt compuși din alte particule (quarcuri), s-ar ciocni electroni, particule elementare în cadrul modelului standard. Ciocnirile de electroni ar putea produce bosoni Higgs care se dezintegrează în multe moduri diverse, printre care ar putea să fie și cel amintit (în particule încă necunoscute).

În prezent se plănuiește construirea de noi acceleratoare, precum CLIC  (Compact Linear Collider) sau FCC (Future Circular Collider). La aceste acceleratoare prin studiul bosonului Higgs s-ar putea ajunge la descoperirea unor noi particule.


CARE ESTE UTILITATEA?

O eventuală descoperire indirectă a unor noi particule în care se dezintegrează bosonul Higgs ne-ar ajuta să înțelegem fizica de dincolo de modelul standard al fizicii particulelor elementare. Aceasta, la rândul lui, ne-ar putea ajuta să înțelegem din ce este compusă materia întunecată și, eventual, să aflăm dacă există sau nu o teorie cuantică a gravitației.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.
  • This commment is unpublished.
    InCert · 10 months ago
    Ii multumim cu recunostiinta Doamnei Oana Catalina Curceanu pentru toate textele de popularizare a stiintei de varf in domeniul particulelor publicate de-a lungul anilor  !

    PS: Sa contemplam miracolul faptului ca o fiinta agregata din haosul particulelor a ajuns sa-si scruteze intelectual originile !
  • This commment is unpublished.
    ionadrian · 9 months ago
    Importanta problema!
  • This commment is unpublished.
    Marin Gurgu · 7 months ago
    As dori tare mult sa stiu daca a fost emisa o ipoteza, agreata de comunitatea stiintifica internationala, referitoare la mecanismul prin care bosonii Higgs confera masa particulelor existente in Univers. Am citit ca exista o ipoteza care sustine ca, in jurul particulelor care au masa sunt concentati mai multi sau mai putini bosoni Higgs si astfel particula respectiva are masa mai mare sau mai mica in functie de numarul bosonilor Higgs care o inconjoara. Fara bosoni Higgs in apropiere, particula respectiva nu are masa. Dar, dupa opinia mea, pentru ca aceasta ipoteza sa fie adevarata, ar trebui indeplinite doua conditii esentiale: bosonii Higgs ar trebui sa fie stabili si ar trebui ca acesti bosoni sa existe din abundenta in Univers, inclusiv aici, pe Terra, in tot ceea ce inseamna substanta, care este formata din atomi, care contin particule cu masa. Acesti bosoni Higgs au fost pusi in evidenta in cadrul experimentelor desfasurate in acceleratorul LHC - CERN. Exista doua probleme: in cadrul acestor experimente, s-a constatat ca bosonii Higgs sunt foarte instabili, au o durata de viata extrem de scurta si de aceea existenta lor a fost greu de pus in evidenta. Deci prima conditie mentionata mai sus nu este indeplinita. Detectoarele de particule au pus in evidenta bosonii Higgs rezultati in urma ciocnirii unor protoni care au fost accelerati pana la energii foarte inalte. Deci, bosonii Higgs nu exista din abundenta in Univers si nici pe Terra. Daca ar exista, ar trebui ca detectoarele de particule sa puna usor in evidenta acesti bosoni, chiar fara sa fie necesara ciocnirea protonilor accelerati in LHC. Sau, poate nu am inteles eu unele detalii...Cred insa ca fizicienii vor avea de lucru inca multi ani pentru a clarifica toate problemele actuale din fizica.
  • This commment is unpublished.
    Marin Gurgu · 7 months ago
    Am citit si explicatiile din articolele mentionate dar ramane intrebarea: cum este posibil ca, o particula care are o durata de viata atat de scurta, sa confere permanent masa pentru alte particule?