Higs Je Otkriven, Ali Ko Je Uopšte Taj Higs?

Нобелова награда за физику 2022. године

Аутор: проф. др Мирољуб Дугић(Институт за физику, Природно-математички факултет, Универзитет у Крагујевцу)Нобелову награду за физику за 2022. годину поделила су тројица експерименталних физичара за област заснивања квантне механике, Ален Аспе ...

Današnji dan, sreda 4. jul 2012. godine ostaće zabeležen kao jedan od najznačajnijih dana u istoriji fizike a možda i nauke, kao dan kada je potvrđeno otkriće Higsove čestice (tzv. “Božije” čestice, kako je u svojoj istoimenoj knjizi, duhovito nazvao Lion Ledermen, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku).

Jutros, tačno u 9 sati u CERN-u je počeo seminar na kome su predstavnici kolaboracija CMS i ATLAS predstavili najnovije, preliminarne, rezultate potrage za Higsovom česticom. Ove dve kolaboracije predstavile su rezultate koji su dobijeni na osnovu obrađenih podataka iz 2011. i dela 2012. godine. Među mnogobrojnim slušaocima, u sali se nalazio i Piter Higs, čovek koji je 1964. godine u jednom kratkom članku predstavio model koji je danas, po njemu, nazvan Higsov mehanizam a čiju osnovu predstavlja Higsova čestica.

Posle 40 godina neuspešne potrage za Higsovom česticom, ona je danas verovatno pronađena!

A sada, krenimo od kraja…

Rezultati CMS eksperimenta

Preliminarni rezultati na osnovu analiziranih podataka prikupljenih do juna 2012. godine sa eksperimenta CMS pokazali su povećan broj registrovanih događaja sa masom (energijom) od 125 GeV sa statističkim značajem od 5 sigma! Verovatnoća da su ovi rezultati nastali slučajno, tj. da nisu posledica postojanja čestice, iznosi 1 3.000.000. Registrovani signal je najjasniji kad se posmatraju kanali u kojima, kao konačni produkti, nastaju dva fotona ili dva para naelektrisanih leptona (elektron ili mion). Ovakvi, dobijeni rezultati, saglasni su sa predviđanjima Standardnog modela elemnetarnih čestica prema kojima se tako transformiše Higsov bozon. Za konačnu potvdu Higsove čestice i odbacivanje mogućnosti da je reč o nekoj novoj čestici i “fizici” iza Standardnog modela potrebno je da se prikupi i analizira još podataka.

Rezultati CMS-a dobijeni su analizom pet glavnih kanala raspada Higsove čestice. Od ovih pet kanala na tri su detektovani odgovarajući događaji. Na kanalu $\gamma \gamma$ uočen je povećan broj događaja sa statističkim značajem od $4,1 \sigma$ . Na kanalu $Z Z$ povećan broj događaja pojavio se sa statističkim značajem od $3.2 \sigma$ . Na trećem kanalu $W W$ registrovani događaji imaju statistički značaj od $1,5 \sigma$ . Na preostala dva kanala $b b$ i $\tau \tau$ nije registrovan povećan broj događaja.

Kombinovani rezultati na svih pet kanala raspada Higsove čestice dajeu rezultat sa statističkim značajem od $4,9 \sigma$ na energiji od 125 GeV. Kombinovanjem rezultata na dva najosetljivija kanala sa najvišom rezolucijom ( $\gamma \gamma$ i $Z Z$ ) dobija se lokalni statistički značaj od $5 \sigma$ . Ovim rezultatom dostignut je kriterijom za potvrdu otkrića i potvrđeno je postojanje Higsove čestice sa masom od oko 125 GeV (masa mirovanja protona i neutrona je 1GeV).

Istovremeno analiza podataka sa eksperimenta CMS isključila je mogućnost Higsove čestice, prema Standardnom modelu, u oblasti od 110 do 124.5 GeV i od 127 do 600 GeV. (izvor)

Rezultati ATLAS eksperimenta

Preliminarni rezultati elsperimenta ATLAS bazirani su rezultatima koji su prikupljeni u 2011. i 2012. godini i zasnovani su na podacima za dva najznačajnija kanala raspada ( $\gamma \gamma$ i $Z Z$ ). Rezultati ove kolaboracije pokazali sa da bi se masa Higsove čestice trebala da se nalazi u oblasti od 117 do 129 GeV, dok su oblasti oko 126 GeV detektovali povećan broj događaja! Statistički značaj detektovanih događaja, kombinovan na oba kanala raspada, iznosi $5 \sigma$ . Ovim rezultatima i ATLAS kolaboracija detektovala je i potvrdila postojanje čestice sa sličnim osobinama kao Higsov bozon iz stanradnog modela. (izvor)