در سال 2012، جایزه نوبل فیزیک به یافته ای مهم دست یافت: تشخیص بوزون هیگز، ذره ای زیر اتمی که تقریباً 50 سال قبل توسط مدل استاندارد فیزیک پیش بینی شده بود. بوزون هیگز عمر زیادی ندارد و به سرعت در ذرات کم جرم مانند دو فوتون (ذرات نور) تجزیه می شود.برای آشنایی بیشتر با ذره بوزون هیگز یا همان ذره خدا تا انتهای مقاله با آندرومدا مگ همراه باشید.
دانشمندان اولین شواهد از از تجزیه بوزون هیگز را پیدا نمودند،دانشمندان اولین شواهد ازتجزیه نادر بوزون هیگز را مشاهده کرده اند و درک ما را از جهان عجیب کوانتومی گسترش داده اند.
اکنون، محققان با استفاده از ATLAS و CMS در برخورد دهنده هادرونی بزرگ CERN در سوئیس، شواهدی برای تجزیه نادر بوزون هیگز پیدا کرده اند که در آن ذره زیر اتمی به یک فوتون و دو لپتون تجزیه می شود، نوعی ذره ابتدایی که می تواند شارژ یا خنثی باشد. (الکترون ها و میون ها ، نوع مشابه ذرات زیر اتمی، دو نمونه از لپتون های باردار هستند.) به طور خاص، آنها شواهدی یافتند که نشان می دهد بوزون هیگز می تواند به یک فوتون و یک جفت الکترون یا یک فوتون و یک جفت میون تجزیه شود.
دانشمندان قادر به پیش بینی ذرات بنیادی مختلفی هستند که بوزون هیگز می تواند در آنها تجزیه شود ، با فروپاشی نسبتاً “معمول” دو فوتون این عمل رخ می دهد. آنها همچنین می توانند تخمین بزنند که بوزون هیگز چند بار در ترکیبات مختلف ذرات تجزیه می شود و به ویژه به ندرت اتفاق می افتد که بوزون هیگز به یک فوتون و دو لپتون تجزیه شود.
در این نوع تجزیه، پس از عمر کوتاه، بوزون هیگز به سرعت به یک فوتون و آنچه دانشمندان “فوتون مجازی” می نامند تبدیل می شود. آن “فوتون مجازی” که به آن “فوتون خارج پوسته” نیز گفته می شود، بلافاصله به چیزی شبیه، در این مورد که گفته شد، دو لپتون تبدیل می شود. جیمز بیچام، فیزیکدان ذرات با آزمایش ATLAS در LHC ، به Space.com گفت: این “فوتون مجازی” جرم غیر صفر بسیار کمی دارد، در حالی که فوتون های معمولی کاملاً بدون جرم هستند.
بیچم افزود، این دو لپتون “واقعاً نزدیک به همدیگر به گرماسنج برخورد می کنند”. گرماسنج LHC ابزاری است که ذرات ناشی از برخورد ذرات را متوقف می کند. دانشمندان می توانند این ذرات را هنگامی که متوقف شده یا “جذب” می شوند ، شناسایی و مطالعه کنند.
بیچام گفت، در حالی که دانشمندان پیش بینی كرده اند كه این نوع تجزیه باید با بوزون هیگز وجود داشته باشد، این كشف جدید “اولین اشاره به شواهد این حالت تجزیه بسیار نادر بوزون هیگز است”.
با این حال، وی افزود ، تیم احتمالاً نمی تواند تجزیه نادر را به طور مستقیم مشاهده کند تا زمانی که امکانات برنامه LHC با شدت بالا (که پس از اجرای LHC 3 آینده ارائه می شود) را ارتقا دهید. داده های مورد استفاده برای این مطالعه جمع آوری شد در طول Run 2 ، دومین دوره آزمایش برای بررسی برای برخورد کننده که از سال 2015 شروع شد و در سال 2018 به پایان رسید. اجرای 3 در مارس 2022 آغاز می شود.)
بر اساس بیانیه ATLAS “با توجه به انتظارات زیاد از برنامه High Luminosity LHC ، مطالعه تجزیه های از بین رفتن نادر بوزون هیگز به هنجار جدید تبدیل می شود.”
با مطالعه تجزیه های نادر مانند این، محققان می توانند امکان فیزیک جدیدی را که فراتر از مدل استاندارد است ، کشف کنند. بیچم گفت: مدل استاندارد بسیاری از موارد راجع به جهان فیزیکی ما را توضیح می دهد ، اما شامل جاذبه یا ماده تاریک نیست. تصور می شود ماده تاریک ، که هیچ نور ساطع نمی کند و به طور مستقیم قابل مشاهده نیست ، حدود 80٪ از کل مواد موجود در جهان شناخته شده را تشکیل می دهد، اما دانشمندان هنوز دقیقاً نمی دانند که چیست.
وی گفت: “ما همیشه به دنبال پسوندهای مدل استاندارد هستیم.” “ما باید دریچه ای یا درگاهی از دنیای خود به این دنیای بخش تاریک پیدا کنیم و بصورت تجربی بازی کنیم. و یکی از اینها می تواند بوزون هیگز باشد.” بیچام توضیح داد که “بخش تاریک” شامل فیزیکی است که فراتر از مدل استاندارد است.
با مطالعه تجزیه های نادر مانند این، محققان می توانند امکان فیزیک جدیدی را که فراتر از مدل استاندارد است ، کشف کنند. بیچم گفت: مدل استاندارد بسیاری از موارد راجع به جهان فیزیکی ما را توضیح می دهد ، اما شامل جاذبه یا ماده تاریک نیست. تصور می شود ماده تاریک ، که هیچ نور ساطع نمی کند و به طور مستقیم قابل مشاهده نیست، حدود 80٪ از کل مواد موجود در جهان شناخته شده را تشکیل می دهد ، اما دانشمندان هنوز دقیقاً نمی دانند که چیست.
وی گفت: “ما همیشه به دنبال پسوندهای مدل استاندارد هستیم.” “ما باید دریچه ای یا درگاهی از دنیای خود به این دنیای بخش تاریک پیدا کنیم و بصورت تجربی بازی کنیم. و یکی از اینها می تواند بوزون هیگز باشد.” بیچام توضیح داد که “بخش تاریک” شامل فیزیکی است که فراتر از مدل استاندارد است.