Otkriće čudnovate veze Higsovog bozona i najmasivnijeg kvarka u prirodi

Verovatnoća ovog procesa zavisi od jačine interakcije između Higsovog bozona i top kvarka, koja se u fizici inače naziva sprezanje (coupling). Merenje takve verovatnoće omogućuje da se indirektno izvede vrednost Higs‒top sprezanja. S druge strane, neke teške do sada neotkrivene čestice, kako se to kaže ‒ čestice nove fizike, mogle bi potencijalno da učestvuju u ovakvom procesu i da utiču na rezultate, pa da na taj način budu i otkrivene. Zato se Higsov bozon i smatra prozorom u novu fiziku.

Mnogo direktniju manifestaciju Higs‒top sprezanja predstavlja vrlo redak proces u kome top‒antitop par emituje Higsov bozon. Rezultati koji su predstavljeni prošle nedelje na izuzetno uticajnoj konferenciji LHCP, ove godine održanoj u Bolonji, opisuju ovaj proces takozvane ttH produkcije.
Do ovih rezultata prvo je došla jedna od CERN-ovih velikih međunarodnih istraživačkih grupa poznata kao kolaboracija CMS, koja je učestvovala u otkriću Higsovog bozona na osnovu podataka iz sudara na Velikom sudaraču hadrona (LHC). Kolaboracija CMS je prošle nedelje u prestižnom časopisu Fizikal revju leters objavila rezultate sa statističkom sigurnošću od čak pet standardnih devijacija (što se smatra jako dobrom statistikom).

Istovremeno, druga kolaboracija koja takođe koristi podatke sa CERN akceleratora, poznata kao ATLAS, potvrdila je taj rezultat, i to sa još većim nivoom poverenja i predala rad na objavljivanje. Rezultati obe kolaboracije su konzistentni i predstavljaju veliki korak napred u razumevanju osobina Higsovog bozona.

„Ova merenja do kojih su došle kolaboracije CMS i ATLAS predstavljaju snažan nagoveštaj da Higsov bozon igra ključnu ulogu u velikoj vrednosti mase top kvarka. I dok je ovo sigurno jedno važno svojstvo Standardnog modela, sada je prvi put i eksperimentalno potvrđeno sa tako visokom statističkom sigurnošću", rekao je Karl Jakobs, portparol kolaboracije ATLAS.

„Timovi za analizu podataka u kolaboraciji CMS, kao i njihove kolege iz ATLAS-a, upotrebili su nove pristupe i napredne tehnike analize da bi stigli do ove prekretnice. Kad ATLAS i CMS završe prikupljanje podataka u novembru 2018, imaćemo dovoljno događaja da još detaljnije ispitamo predviđanja Standardnog modela za ttH, da vidimo ima li nagoveštaja nečeg novog", izjavio je Džoel Batler, portparol CMS-a.

Istraživanje ovog procesa predstavlja izazov jer je izuzetno redak: samo 1% Higsovih bozona nastaje iz sprezanja sa top kvarkom, a povrh toga, Higsov bozon i top kvarkovi se raspadaju na druge čestice na mnogo složenih načina. Koristeći podatke iz sudara protona na akceleratoru na energijama od 7, 8 i 13 TeV, timovi kolaboracija ATLAS i CMS sproveli su više nezavisnih potraga za produkcijom ttH, istražujući razne kanale raspada. Kako bi se maksimalno povećala osetljivost traženog signala, oba eksperimenta su kombinovala rezultate iz svih ovih potraga.

Priredila Jelena Micić