Amikor 2012-ben, a CERN Nagy Hadronütköztetőjében (LHC) felfedezték a Higgs-bozont, a részecskefizika világa egy csapásra megváltozott. A tévedésből isteni részecskének is nevezett Higgs-bozon egyedülálló tulajdonságait azóta is vizsgálják a világ legnagyobb részecskefizikai laboratóriumában, ahol a keletkezésének és más részecskékre bomlásának különböző módjait is keresik.

A CERN közleménye szerint az intézet két kísérleti projektje, az ATLAS és a CMS most közösen találta meg a bizonyítékot arra a ritka folyamatra, amely során a Higgs-bozon egy Z-bozonra (vagyis a gyenge kölcsönhatás elektromosan semleges közvetítőjére) és egy fotonra (vagyis az elektromágneses kölcsönhatás közvetítőjére) bomlik. Ez a felfedezés a kutatók szerint bizonyítékot szolgáltathat olyan részecskék létezésére, amelyeket nem jósol meg a részecskefizika standard modellje.

A bemutatott folyamat során a Higgs-bozon nem bomlik közvetlenül a nevezett részecskékre, hanem a bomlás úgynevezett virtuális részecskék köztes hurokjain keresztül megy végbe, amiket nem lehet közvetlenül kimutatni. Ezek a virtuális részecskék tartalmazhatnak új, még fel nem fedezett részecskéket, amelyek kölcsönhatásba lépnek a Higgs-bozonnal.

A részecskefizika standard modellje szerint ha a Higgs-bozon tömege körülbelül 125 milliárd elektronvolt, akkor a Higgs-bozonok nagyjából 0,15 százaléka bomlik Z-bozonra és fotonra. Más, a standard modellt kiterjesztő elmélet azonban eltérő bomlási arányt jósol, így ennek mérése fontos betekintést nyújthat a standard modellen túli fizika világába.

„Az új részecskék létezése nagyon jelentős hatással lehet a ritka Higgs-bomlási módokra. Ez a kísérlet a standard modell erős tesztje. Az LHC folyamatban lévő, harmadik futtatásával és a jövőbeli, nagy luminozitású LHC-vel képesek leszünk javítani ennek a tesztnek a pontosságát, és még ritkább Higgs-bomlásokat is megvizsgálhatunk” – idézi a CERN a CMS fizikai koordinátorát, Florencia Canellit.

Ahogy azt márciusi cikkünkben részletesen is bemutattuk, a Nagy Hadronütköztető egyes kísérleteiben magyar kutatók és szakemberek is kulcsszerepet játszanak – a CMS-detektorral például Béni Noémi, Horváth Dezső és Szillási Zoltán is dolgozik.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: