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.