Higgs partikler en lett?

Forskere begrenser området der Higgs boson antas å bli funnet

Forfallet av en Higgs-partikkel til fire muoner i ATLAS-simuleringen. De fire gule sporene er fra Higgs-forfallet. Overlagret av dem er rundt 1500 "uinteressante" spor fra samme bjelkeovergang. Utfordringen ligger i identifisering og gjenoppbygging av muoner. © CERN
lese høyt

For deres søk etter den mystiske Higgs-partikkelen har fysikere fått viktige nye ledetråder. Ved hjelp av eksperimenter klarte forskere å begrense området der Higgs boson antas å bli funnet. De fant bevis på at partikkelen er ganske lettere - i det minste ikke så vanskelig som den kunne ha vært i henhold til det nåværende kunnskapsnivået.

Tidligere ble det kjent at massen av Higgs-partikkelen ikke kan være mindre enn 114 giga-elektron-volt (GeV), så partikkelen må være mer enn 114 ganger så tung som en proton. Den øvre grensen var 185 GeV. Forskere ved University of Mainz søkte etter denne Higgs-partikkelen med et eksperiment ved Fermilabs forskningssenter i nærheten av Chicago. Resultatene antyder nå at massen av Higgs boson faktisk ikke er langt fra 114 GeV-grensen.

"Selv om vi ikke har vært i stand til å observere Higgs-partikkelen ennå, gir eksperimentene et viktig bidrag for å feste den, " sier professor Volker Büscher fra Institute of Physics ved University of Mainz. "Så vi vet mer nøyaktig hvor vi skal se fremover, " sier professor Stefan Tapprogge, som både fysiker og Büscher er involvert i Fermilab-eksperimentet.

Enigmatic Higgs boson

Higgs-partikkelen, eller Higgs boson, er avgjørende for at fysikere kan forklare massen av materie. I henhold til standardmodellen for fysikk består vår materielle verden av mange elementære partikler som nå alle er blitt oppdaget. Det som likevel mangler er Higgs-partikkelen, som gir alle de andre sin masse og uten hvilken ingen elementær partikkel vil ha noen vekt.

I mer enn 40 år, da den britiske fysikeren Peter Higgs foreslo mekanismen, søker partikkelfysikere over hele verden etter dette hittil uoppsporbare objektet som gjør vår synlige verden til den den er. utstilling

Den kraftigste partikkelakseleratoren i verden

Tevatron-akseleratoren på Fermilab, fremdeles verdens kraftigste partikkelakselerator, er for øyeblikket det eneste stedet der Higgs boson kan produseres. Det er et resultat av kollisjoner med protoner og antiprotoner, som blir studert ved de to detektorene CDF og D0. Fysikerne søker etter Higgs-bosoner av hvilken som helst masse.

Hvorvidt og hvordan en Higgs-boson vises i detektoren, avhenger sterkt av dens masse. Nå ble det vist for første gang at massen til Higgs boson ikke kan være i området 160 til 170 GeV. "Higgs-partikler med mindre masser er vanskeligere å oppdage ved Tevatron, men søket i disse områdene fortsetter nå, " forklarer Tapprogge.

I tillegg har det vært et nytt resultat de siste dagene. Massen til W-boson, en av partiklene i standardmodellen og bæreren av den svake interaksjonen, ble målt på nytt ved D0-eksperimentet med enestående nøyaktighet. Interessant tyder denne verdien indirekte på at massen til Higgs boson er relativt liten. Til sammen gir disse resultatene et konsistent bilde av en lys Higgs-boson hvis masse må være nær den forrige 114 GeV-grensen, "forklarer Bscher.

Manglet lenke søkt i partikkelkjeden

Søket etter Higgs-boson vil fortsette, men ikke bare i Chicago. B scher og Tapprogge samt en rekke andre fysikere fra University of Mainz jobber ikke bare med D0-eksperimentet ved Tevatron, men også på ATLAS-eksperimentet i Genève. Dette er den største av de fire detektorene ved den nye LHC-akseleratoren ved CERN-partikkelundersøkelsessenteret. Så snart LHC begynner å operere, som forventes om høsten, vil fysikere fra hele verden begynne å jage den alt sammenkoblende, manglende ledd i partikkelkjeden.

"Begrensningen i massesortimentet viser veldig tydelig hvor vi må se på LHC, " sier Bscher. The LHC er i stand til å finne Higgs-boson i hele massesortimentet. Mainz-partikkelfysikeren utelukker ikke at Tevatron vil være den første som viser tegn til Higgs de neste årene. Finn lavmasse bosoner. Men de virkelige bevisene og videre undersøkelser vil bare være mulig på LHC.

(idw - University Mainz, 16.03.2009 - DLO)