Editura Evenimentul si Capital

Rezultate fierbinţi în căutarea bosonului Higgs

higgs
Autor: | | 54 Comentarii | 934 Vizualizari

Săptămâna trecută, la prima mare conferinţă a anului în domeniul fizicii particulelor elementare, s-au anunţat şi noile rezultate din căutarea experimentală a bosonului Higgs la experimentele de la CERN şi Fermilab.

Bosonul Higgs este o particulă elementară ipotetică, singura care este prezisă de teoria particulelor elementare şi interacţiilor între ele (Modelul Standard), care nu a fost încă nici confirmată, nici infirmată experimental. În ştiinţă, judecătorul suprem al unei teorii matematice este experimentul. Particula această poartă numele fizicianului teoretician scoţian Peter Higgs, care a prezis-o a exista în 1964. Particula elementară este caracterizată doar de masa sa de repaus, toate celelalte numere cuantice ale sale fiind zero. De aproape jumătate de secol, particula a fost căutată experimental cu acceleratoare de particule tot şi tot mai performante. Chiar dacă particula nu a fost încă descoperită, intervalul de valori posibile pentru masa sa s-a redus considerabil de-a lungul timpului. Este estimat că până la sfârşitul anului acestuia particula Higgs va fi ori descoperită, ori infirmată. Trăim aşadar cu an de un entuziasm extraordinar în fizica particulelor elementare! La conferinţa Moriond 2012 de săptămâna trecută, găzduită ca în fiecare an într-o staţiune de ski din Italia, noile rezultate de la experimentele ATLAS şi CMS de la acceleratorul de particule LHC de la CERN, Geneva, au anunţat progrese semnificative faţă de rezultatele pe care le anunţaseră la conferinţele din vara lui 2011. Astfel, dacă în iulie 2011 masa bosonului Higgs se afla cu 95% certitudine în intervalul 114.4 – 149 miliarde de electron-volţi împărţiţi la viteza luminii la pătrat (GeV/c^2), în martie 2012 intervalul s-a redus la doar 115.5 – 127 GeV/c^2. Pentru a putea vizualiza mai bine ce înseamnă aceste numere, să ne amintim că a douăsprezecea parte din masa atomului de carbon poartă numele de unitate atomica de masă (uam), corespunde la 0,9315 GeV/c^2 şi este aproximativ masa celui mai uşor atom, atomul de hidrogen. Astfel, putem exprima intervalele de mai sus în intervale de mase ale atomilor, iar apoi putem căuta în tabelul periodic al elementelor chimice pentru a vedea ce atomi se află în acest interval. Astfel, în iulie 2011 masa posibilă pentru bosonul Higgs era în intervalul 123 – 160 unităţi atomice de masă. Cu alte cuvinte, bosonul Higgs, dacă există, ar putea avea masă apropiată de cea a atomilor de la teluriu la cesiu, iar apoi din grupul lantanidelor de la lantan la terbiu. Noul rezultat folosind toate detale experimentale colectate în 2011 şi prezentat în martie 2012 prezintă un interval mult mai restrâns pentru masa posibilă a bosonului Higgs, anume 124 – 136 unităţi atomice de masă. În acest interval se află atomii teluriu (cu masa 127.6), iod (126.9), xenon (131.3) şi cesiu (132.9). Cu alte cuvinte, dacă bosonul Higgs există, deşi ar fi o particulă elementară, adică punctiformă şi fără structură, ar avea masa la fel de mare ca un atom masiv! Ilustrăm progresul din iulie 2011 în martie 2012 în cele două imagini de mai jos. În iulie 2011, masa considerată posibilă pentru bosonul Higgs era în intervalul în care se află şi masa atomilor coloraţi cu roşu. În martie 2012, masa considerată posibilă pentru bosonul Higgs era în intervalul în care se află şi masa atomilor coloraţi cu roşu. Datorită funcţionării excelente a acceleratorului LHC şi a detectoarelor ATLAS şi CMS, se ştie că bosonul Higgs, dacă există, nu ar avea nici masa atomilor din grupul lantanidelor, nici masa atomului de bariu. Mai mult, în acest interval de valori rămase posibile, atât experimentul ATLAS, cât şi experimentul CMS, ambele de la LHC, văd un semnal al bosonului Higgs la masa de 125 GeV/c^2, ceea ce corespunde la 134.2 unităţi atomice de masă, adică cam cât masa atomului de cesiu. Aceste semnale însă nu sunt conclusive, ci au ceea ce în ştiinţă se numeşte peste 2, dar sub 3 devieri standard. Dacă acest număr trece de 3 se poate vorbi despre indicii puternice, iar când acest număr trece de 5 se poate numi despre o observaţie, adică descoperire. Mai mult, rezultatul combinat al experimentelor CDF şi DZero de la acceleratorul Tevatron de la laboratorul Fermilab din SUA anunţă un semnal al bosonului Higgs care corespunde la 2,2 devieri standard pe un interval mare de valori, dar care include şi 125 GeV/c^2. Autorul acestui articol a contribuit în timul doctoratului la rezultatul pentru bosonul Higgs de la valorile din jurul 125 GeV/c^2 ale experimentului CDF. Rezultatele finale ale combinării analizelor experimentelor CDF şi DZero de la acceleratorul Tevatron de la laboratorul Fermilab din SUA. Credit imagine: experimentele CDF şi DZero. Graficul acesta prezintă pe axa orizontală diferite valori ale masei bosonului Higgs. Pe axa verticală este prezentată valoarea maximă a probabilităţii că acesta există, exprimată în unităţi ale probabilităţii prezise de teoria actuală, Modelul Standard, care este prezentată de valoarea de o unitate. Cu linie punctată este exprimată estimarea a cât de precisă este analiza combinată a experimentelor CDF şi DZero de la acceleratorul Tevatron. Cu cât această linie punctată este mai jos, cu atât este mai bine. Când linia trece sub 1, înseamnă că se estimează ca bosonul Higgs să fie observat dacă el există şi are acea masă. Cu dunga verde se prezintă intervalul de incertitudine de o deviaţie standard, adica 66% din cazuri se vor afla în acel interval. Cu dunga galbenă se reprezintă două deviaţii standard, adică cu o certitudine de 95% se va afla în zona galbenă sau verde. Acestea sunt estimările preciziei analizei înainte de a verifica ce ne spun datele reale. Când ne uităm la date reale, observăm că în intervalul de mase 110 – 140 GeV/c^2 există un exces asupra ce se aştepta. Acesta este indiciul despre bosonul Higgs care vine de la acceleratorul Tevatron cu o semnificaţie de 2,2 sigma. Este însă insuficient să se poată pretinde indicii solide sau descoperire. Totodată vedem că valorile de la 150 la 180 GeV/c^2 sunt excluse de către experimentele de la Tevatron, pentru că acolo linia neagră continuă trece sub 1. Aceste valori sunt totodată excluse şi de către experimentele de la LHC. Acesta a fost ultimul rezultat produs de acceleratorul Tevatron, care a fost închis în septembrie 2011, predând astfel ştafeta acceleratorului LHC. În concluzie, faţă de vara trecută, un progres imens s-a realizat în căutarea bosonului Higgs. Teritoriul unde acesta se poate ascunde s-a redus considerabil, iar indicii ale apariţiei particulei şi-au făcut apariţia. Nu se poate pretinde deocamdată un răspuns final. Dar cercetătorii sunt încrezători că acesta va veni până la sfârşitul anului 2012, căci în luna aprilie vor începe noile coliziuni de particule de anul acesta, iar acesta vor avea o energie mai mare decât anul trecut (8 mii de GeV în loc de 7 mii de GeV) şi totodată o luminozitate mai mare (mai multe coliziuni pe secundă). Aşadar, aventura vânătorii bosonului Higgs, continuă! Articol este scris de Adrian Buzatu, cercetător postdoctorand la Universitatea din Glasgow, Scoţia, Marea Britanie, colaborator al experimentului ATLAS de la CERN, Elveţia; doctor în fizica particulelor elementare la universitatea McGill din Montreal, Canada, ca şi colaborator al experimentului CDF de de la Fermilab, SUA.

CUTREMUR in televiziunea din Romania! A demisionat, acum cateva minute! Mesaj transant al vedetei TV

Pagina 1 din 2
Tag-uri: bosonul Higgs



Stirile zilei

Alte articole din categoria: Clubul de ştiinţă

Alte articole din categorie

capital.ro
libertatea.ro
rtv.net
fanatik.ro
wowbiz.ro
b1.ro
cancan.ro
playtech.ro
unica.ro
dcnews.ro
stiridiaspora.ro

LASA UN COMENTARIU

Caractere ramase: 1000

CITEŞTE ŞI