الأخبار من سيرن تقول إن بوزون هيغز ما زال قياسياً

 تصور فني أُعد من قبل تعاون تجربة أطلس

الأخبار من سيرن تقول إن بوزون هيغز ما زال قياسياً:  تجربتا أطلس وملف الميون المدمج توحدان القوى من أجل فهم أدق لبوزون هيغز

الأخبار من سيرن تقول إن بوزون هيغز ما زال قياسياً  تجربتا أطلس وملف الميون المدمج توحدان القوى من أجل فهم أدق لبوزون هيغز
لقد صُممت تجربتي أطلس (ATLAS) وملف الميونات المدمج (CMS)، في مصادم الهادرون الكبير (Large Hadron Collider) أو اختصارا (LHC)، لكي تصبحا شريكتين في الاكتشاف.

في العام 2012، قدمت كلتا التجربتين دليلاً على وجود بوزون شبيه ببوزون هيغز (Higgs-like boson)، وهو الجسيم الأساسي الذي يعطي الجسيمات الأساسية الأخرى كتلتها.

وقد ذكرت تجربة ATLAS في تقريرها أن حجم كتلة هذا البوزون تقع في نطاق 126 بليون إلكترون فولت، ووجدت تجربة CMS أنه يقع في نطاق 125. وفي مايو 2015، وحدت التجربتين مقاييسهما، لتنقية كتلة هيغز إلى ما يقارب 125.09 جيجا إلكترون فولت (GeV).

والتزاماً منهم بفلسفة أن تجربتين أفضل من واحدة، عرض العلماء من تعاون ATLAS وCMS قياسات موحدة لخصائص أخرى لبوزون هيغز، وذلك في وقت سابق اليوم ضمن فعاليات المؤتمر السنوي الثالث عن فيزياء مصادم الهادرون الكبير في مدينة سان بطرسبرج، في روسيا.

وقد ركز هذا التحليل الخاص على تفاعل بوزون هيغز مع الجسيمات الأخرى، الذي يعرف باسم "قوة الاقتران" (coupling strength). إن القياسات الموحدة أكثر دقة مما يمكن أن تحققه كل تجربة بمفردها، وقد أثبتت النتائج أن آلية هيغز تمنح الكتلة لكل من المادة والجسيمات حاملة القوة (force-carrying particles)، وفقا لما تنبأ به النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

يُوظفُ هذا "التحليل، الذي عرض للمرة الأولى في مؤتمر LHCP، البيانات التي جمعتها كلتا التجربتين من جولة التشغيل الأولى لـ LHC"، كما يقول نيك واردل Nick Wardle، زميل سيرن الذي يعمل على CMS. ويضيف: "لقد انخفضت الشكوك بشأن اقترانات هيغز بنسبة تقارب الـ 30%، مما يجعل هذه القياسات لإنتاج بوزون هيغز واضمحلاله هي أدق ما توصلنا إليه حتى اليوم".

في النموذج القياسي، تُحدِدُ شدة اقتران بوزون هيغز بجسيم آخر كتلة هذا الجسيم، كما تحدد معدل اضمحلال بوزون هيغز إلى جزيئات أخرى. على سبيل المثال، يقترن بوزون هيغز بقوة مع الكوارك السفلي (bottom quark)، وبضعف شديد جداً مع الإلكترون. ولذلك، فإن الكوارك السفلي له كتلة أكبر بكثير من الإلكترون، وسوف يضمحل بوزون هيغز عادة إلى كوارك سفلي وكواركه المضاد (antiquark).

إن أحد أهداف توحيد بيانات تجربتي ATLAS وCMS، هو دراسة بعض إشارات اضمحلال بوزون هيغز، التي التقطتها كلتا التجربتين، ولكنها لم تكن ذات دلالة إحصائية تكفي للتحقق منها.

"على سبيل المثال، بوزون هيغز الذي يضمحل إلى زوجين من لبتونات التاو (tau leptons) سوف يُؤَكَدُ بدلالة إحصائية أكبر عندما تُوَحدُ بيانات تجربتي ATLAS وCMS"، كما يقول كاتيفي آساماغان Ketevi Assamagan، وهو عالم الفيزياء في تجربة ATLAS لدى مختبر بروكهافن الوطني.

وفي حين أن اكتشاف وقياس كتلة بوزون هيغز نفسه ربما كان أبرز دوافع الأبحاث خلال الجولة التشغيلية الأولى لـ LHC، فإن قياسات اقترانات هيغز وتأثيرها على إنتاج بوزون هيغز واضمحلاله سيكون مهماً لعمليات البحث عن فيزياء جديدة في جولة التشغيل الحالية.