עדויות חדשות מחזקות את גילוי ההיגס

ניתוח מעמיק של התנגשויות נוספות מהשנים 2011 ו-2012 חיזקו את העדויות לכך שההיגס דועך גם לפרמיונים. כך עולה ממאמר של מדענים בניסוי CMS בסרן שהתפרסם השבוע בנייצ'ר פיזיקס.

אם העדויות לקיומו של בוזון היגס לפני כשנתיים היו האקדח המעשן, פיסיקת החלקיקים מצאה כעת גם כמה מהקליעים שלו. מדענים ב-CERN פרסמו מחקר ובו עדויות מפורטות אודות הדעיכה הישירה של בוזון היגס לפרמיונים, בין החלקיקים שנצפו בידי המודל הסטנדרטי של הפיסיקה. הממצאים התאימו למה שהמדענים ציפו למצוא בתוך כמות הנתונים האדירה של מאיץ ההדרונים הגדול ב-CERN.

ניתוח מעמיק של התנגשויות נוספות מהשנים 2011 ו-2012 חיזקו את העדויות לכך שההיגס דועך גם לפרמיונים. כך עולה ממאמר שהתפרסם השבוע בנייצ'ר פיזיקס.

מאיץ ההדרונים הגדול מוחץ את הפרוטנוים זה בזה בתקווה לשהמפגש יגרום לייצור בוזון היגס קצר החיים, ויותיר סימנים לדעיכתו ברשומת העקבות. המחקר פורסם בידי חוקרים השייכים לניסוי Compact Muon Solenoid (CMS). "ביולי 2012, ידענו כי גילינו סוג כלשהו של בוזון, והוא נראה כמו מה שציפינו מבוזון היגס" אמר פרופ' פול פדלי מאוניברסיטת רייס. "כדי לחזק את ההערכה שאכן מדובר בבוזון היגס של המודל הסטנדרטי ישנם דברים נוספים שצריך לבדוק. מאמר זה מייצג אחד מהבדיקות הבסיסיות הללו."

החיפוש ארוך השנים אחר בוזון היגס, שהפיסיקאים מאמינים כי הוא נותן לשאר החלקיקים את המסה היה המוקד העיקרי של החיפוש במאיץ החלקיקים. CMS הוא אחד משני הניסויים העיקריים במאיץ. הניסוי השני, אטלס גילה אף הוא עדויות חזקות לקיומם של פרמיונים מדעיכת בוזון היגס, אף כי הצוות של אטלס טרם פרסם את ממצאיו.

המאיץ מושבת כעת ושידרוגו צפוי להסתיים במהלך 2015 (זו הסיבה גם שמשלחות יכולות לבקר שם כולל משלחת עיתונאים ישראלים שסיירה במקום בסוף אפריל, ועד כה הבאנו שישה דיווחים מהסיור באתר הידען א.ב.). ואולם הררים של נתונים מההרצה הקודמת של המאיץ משנת 2012 עדיין טומנים בחובם תוצאות מדהימות, אמר פדלי. "כריה של המידע הזה היא כמו ביצוע ניתוח של נתונים בזירת פשע, כשבוחנים איזה אקדח ירה את הכדורים. ככל שאנו מוצאים יותר עדויות, זה נראה יותר כמו בוזון ההיגס מהמודל הסטנדרטי. המאמר זה חשוב משום שהוא מבסס באמת את דעיכת ההיגס לפרמיונים.

פרמיונים הם חלקיקים בסיסיים עוד יותר הכוללים קווארקים ולפטונים (סוג הכולל בתוכו גם תת חלקיק נוסף - האלקטרון). הם מתקיימים רק לשברירי שניה לאחר שנוצרו מדעיכת הבזוון, אך משום שהם מתרחקים מנקודת ההתפשטות במהירות אדירה, ניתן לעקוב אחריהם.
תפיסת עקבותיהם דורשת ציוד מתוחכם, אומר פרופ' קארל אקלונד, אף הוא מאוניברסיטת רייס. "אני עבדתי על גלאי הפיקסל, בחלק הפנימי ביותר של CMS" הוסיף. "זו כמו מצלמה עם 66 מיליון פיקסל המצלמת 40 מיליון פריימים בשניה. אנו רואים את ההתגשות של קרני הפרוטונים ובודקים את כל החלקיקים הטעונים שיוצאים ממנה".
שכבות של גלאים אלקטרוניים המקיפים את מסלול ההתנגשות עוקבים אחר סוגים רבים של חלקיקים, שכל אחד מהם מותיר חלימה משמעותית הכוללת את אורך החיים ואת מסלול החלקיק. "אנחנו מסוגלים לחבר את הנקודות ולראות את המסלולים" אמר אקלונד."עבור מחקרי היגס, בפרט במקרה של הפרמיונים, אנו מחפשים אחר הפיכת היגס לקווארקים תחתונים ולזוגות טאו ואנטי טאו. טאו הם גרסאות כבדות של האלקטרון.

מאיץ החלקיקים ב-CERN צפוי לפעול החל מאפריל 2015, ולהתחיל להפיק תפוקה מדעית בקיץ של אותה שנה. "ההרצה הנוכחית של המאיץ תתמקד בדברים חדשים שעשוים להופיע באנרגיות גבוהות יותר" אמר אקלונג. "מטרה בטוחה אחת תהיה לגלות עוד בוזוני היגס, דבר שיוכל לגלות לנו יותר על תכונותיהם."

"ההתרגשות העיקרית היא בשל העובדה שבאנרגיות גבוהות יותר נוכל לייצר את ההיגס ביחד עם חלקיקים אחרים" אמר. בפרט יהיה מעניין לגלות קווארקים עליונים כבדים וכיצד הם קשורים להיגס. "הם אמורים להיות קשורים הדוק להיגס משום שהקווארקים העליונים וההיגס ביחד כבדים לייצור."

לדברי אקלונג השידרוג של LHC עשוי לספק את האנרגיה הדרושה לייצור קווארקים אעליונים ובוזוני היגס רבים. "אנו מעוניינים להבין כיצד הקווארקים העליונים מתאימים למודל הסטנדרטי והאם, מכיוון שהם כה כבדים, היה להם תפקיד מיוחד בהקשר להיגס. יתכן שישנם רמזים לפיסיקה חדשה מעבר למודל הסטנדרטי." הוסיף. "אנו מכירים בכך שהמודל הסטנדרטי אינו מושלם".

"גילוי ההיגס היה רק ההתחלה, לא הסוף" הוסיף פדלי. "הצעד הראשון הוא למדוד בדיוק רב יותר את התכונות של בוזון ההיגס שכבר גילינו, ולאחר מכן להשתמש בהם ככלי לגילויים נוספים. "אנו מנסים לחדד את השאלות אודות היקום והחומר האפל. למעשה התקיים מחקר באשר לסדרי העדיפויות בפיסיקת החלקיקים. עדיפות מספר אחד עבור כל התחום היא לחקור את תכונות הבוזון ולהשתש בהם ככלי לגילוי. התגלית שלנו היא צעד בכיוון זה."

לידיעה באתר אוניברסיטת רייס

באותו נושא באתר הידען: