Prawdopodobny rozpad cząstki Higgsa na dwa miony zarejestrowany przez eksperyment ATLAS (własność CERN)
Podczas trwającej obecnie międzynarodowej konferencji ICHEP2020 eksperymenty ATLAS i CMS ogłosiły pierwszą obserwację rozpadów bozonu Higgsa na dwa miony. Miony to cięższe wersje elektronu, elementarne cząstki należące do drugiej generacji fermionów Modelu Standardowego (MS), który przewiduje, że tego typu rozpady są rzadkie i zdarzają się jedynie raz na 5000 bozonów Higgsa wyprodukowanych na Wielkim Zderzaczu Hadronów (ang. LHC).
Bozon Higgsa jest kwantową manifestacją pola Higgsa, które dzięki mechanizmowi Brout-Englert-Higgs nadaje masę cząstkom elementarnym. Stąd im cząstka cięższa, tym silniej oddziałuje z bozonem Higgsa. Jak dotąd, na LHC badano oddziaływania Higgsa z ciężkimi bozonami W i Z, oraz najcięższymi kwarkami i leptonem należącymi do tzw. trzeciej generacji (kwarki top, bottom i lepton tau). Ogłoszona właśnie obserwacja ma fundamentalne znaczenie dla dalszego poznania własności tej wyjątkowej cząstki odkrytej w 2012 roku, po raz pierwszy wskazując na jej oddziaływanie z lżejszymi cząstkami elementarnymi drugiej generacji.
Eksperyment CMS uzyskał znaczącość obserwacji rozpadu Higgsa na dwa miony na poziomie 3 odchyleń standardowych podczas gdy eksperyment ATLAS na poziomie 2 odchyleń standardowych co oznacza, że prawdopodobieństwo zaobserwowania takiej nadwyżki danych przy braku autentycznego sygnału wynosiłaby odpowiednio jeden na 700 i jeden na 40. Połączenie obu wyników daje jeszcze wyższą wiarygodność obserwacji.
Uzyskane wyniki oparte są na pełnych danych zebranych podczas drugiego cyklu działania LHC (2015-2018). Dzięki danym uzyskanym podczas nadchodzącego trzeciego cyklu pracy LHC i kolejno na LHC Wysokiej Świetlności, eksperymenty ATLAS i CMS spodziewają się osiągnąć statystyczną znaczącość przekraczającą 5 odchyleń standardowych, tym samym potwierdzając odkrycie tego rzadkiego kanału rozpadu bozonu Higgsa. Zmierzone wówczas prawdopodobieństwo tego procesu dostarczy cennych ograniczeń na liczne teorie wykraczające poza przewidywania Modelu Standardowego.
Pełny tekst komunikatu CERN dostępny jest pod adresem:
https://home.cern/news/press-release/physics/cern-experiments-announce-first-indications-rare-higgs-boson-process
Publikacje eksperymentów:
ATLAS paper on arXiv: https://arxiv.org/abs/2007.07830
CMS physics analysis summary: https://cds.cern.ch/record/2725423
Komunikaty eksperymentów:
ATLAS: https://atlas.cern/updates/physics-briefing/new-search-rare-higgs-decays-muons
CMS: https://cmsexperiment.web.cern.ch/news/cms-sees-evidence-higgs-boson-decaying-muons