Forskere har funnet de første bevisene på forfallet til det sjeldne Higgs-bosonet

Forskere har oppdaget det første beviset på forfallet til Higgs-bosonet, og utvidet vår forståelse av det merkelige kvanteuniverset.

I 2012 ble Nobelprisen i fysikk tildelt for en banebrytende oppdagelse: oppdagelsen av Higgs-bosonet, en subatomær partikkel forutsagt av standardmodellen for fysikk nesten 50 år tidligere. Higgs-bosonet er kortvarig, og forfaller raskt til mindre massive partikler som to fotoner (lyspartikler).

Nå har forskere som bruker ATLAS og CMS ved Large Hadron Collider i Sveits funnet bevis på et sjeldent Higgs-bosonforfall, der en subatomær partikkel deler seg i ett foton og to leptoner, en type elementærpartikkel som kan være ladet eller nøytral. Spesielt fant de bevis på at Higgs-bosonet kan forfalle til enten et foton og et elektronpar, eller et foton og et par myoner med motsatt ladning.

Ved å bruke standardmodellen kan forskere forutsi de forskjellige elementærpartiklene som Higgs-bosonet kan forfalle til, med to fotoner som et ganske "normalt" forfall. De kan også anslå hvor ofte Higgs-bosonet forfaller til forskjellige kombinasjoner av partikler.

I denne typen forfall, etter en superkort levetid, blir Higgs-bosonet raskt til et enkelt foton, som forskerne kaller et "virtuelt foton." Dette "virtuelle fotonet", også kjent som et "out-of-shell foton," blir deretter umiddelbart transformert til noe sånt som to leptoner. Dette "virtuelle fotonet" har en veldig liten masse som ikke er null, mens vanlige fotoner er helt masseløse.

Også interessant:

• Forskere forsikrer at den femte dimensjonen av universet eksisterer
• Eleven oppdaget det manglende stoffet i galaksen
• En enorm glorie av mørk materie ble oppdaget i en dverggalakse

To leptoner "kommer inn i kalorimeteret vårt veldig nært hverandre," sier eksperter. LHC-kalorimeteret er et instrument som hindrer partikler i å kollidere. Forskere kan oppdage og studere disse partiklene når de stoppes eller "absorberes" av instrumentet.

Selv om forskere spådde at denne typen forfall skulle eksistere med Higgs-bosonet, er denne nye påvisningen "det første hintet til bevis for denne svært sjeldne formen for Higgs-boson-forfall."

Imidlertid vil teamet sannsynligvis ikke kunne observere det sjeldne forfallet direkte før de oppgraderer utstyret for det fremtidige LHC-programmet med høy lysstyrke. "Ettersom High-Luminosity LHC-programmet forventes å generere enorme mengder data, vil studiet av sjeldne Higgs bosonforfall bli den nye normalen," sa ATLAS i en uttalelse.

Ved å studere slike sjeldne forfall, kan forskere utforske muligheten for ny fysikk utover standardmodellen. Standardmodellen forklarer mye om vårt fysiske univers, men inkluderer ikke gravitasjon eller mørk materie. Mørk materie, som ikke avgir lys og ikke kan observeres direkte, antas å utgjøre omtrent 80 % av all materie i det kjente universet.

Alt dette «gir oss ennå ikke ny informasjon om Higgs-portalen til den «mørke sektoren»», sier forskerne. Men "beviser at vi kan lete etter slike svært sjeldne ting ganske enkelt."

Les også:

• Forskere har funnet et system der den sentrale stjernen og planetene roterer i forskjellige retninger
• IBM bruker atommikroskopi for å studere atmosfæren til Saturns måne