Fysikere har et massivt problem, som Higgs-partiklen nægter at opføre sig forkert

Af Leah Kran

Max Brice/CERN

Fysikere har fundet Higgs-partiklen, der udfører et nyt trick, men det bringer os ikke nærmere en forståelse af, hvordan de grundlæggende partikler.,

Higgs-bosonen, der blev opdaget på CERN-laboratorium for partikelfysik nær Geneve, Schweiz, i 2012, er partiklen, der giver alle andre fundamentale partikler masse, i henhold til standard-modellen for partikel fysik. På trods af tusinder af forskeres arbejde over hele verden har ingen imidlertid været i stand til at finde ud af, hvordan det gør det, eller hvorfor nogle partikler er mere massive end andre.

den eneste måde at forsøge at løse dette problem er ved at observere, hvordan Higgs interagerer med andre partikler ved hjælp af Large Hadron Collider (LHC)., For første gang har begge de store grupper, der bruger det – CMS – og Atlas-samarbejdet-observeret Higgs henfaldende i to muoner, en slags partikel, vi aldrig direkte har set det interagere med før. Medlemmer af samarbejdet præsenterede dette arbejde på den virtuelle internationale konference om Højenergifysik.

Nogle forskere har foreslået, at partikler har forskellige masser, fordi der er mere end én type af Higgs-partiklen, med hver type af Higgs koblet til en masse forskellige udvalg af andre partikler.,

Muons er meget mindre massiv end de andre typer partikler, som vi har set, den almindelige Higgs interagere med, så den nye opdagelse gør det mere sandsynligt, at der er kun en Higgs. Denne adfærd er præcis, hvad vi forventer af standardmodellen. Adam Gibson-selv ved Valparaiso University i Indiana, der ikke var involveret i dette arbejde, siger, at det er et eksempel på “Higgs boson, nøjagtigt som bestilt”.

men det efterlader mysteriet om, hvorfor partikler har forskellige masser helt ubesvarede., Selvom dette resultat måske ikke er overraskende, Gibson-siger endda, det er noget frustrerende, fordi vi ved, at standardmodellen er ufuldstændig – ud over at ikke forklare, hvorfor partikler har forskellige masser, det tegner sig heller ikke for mørkt stof eller mørk energi. Ikke desto mindre har eksperimentelle resultater været helt i overensstemmelse med modellen.

“Det er et problem i den forstand, at vi ved, at Higgs-partiklen, som den er og ikke kan forklare disse ting,” siger CMS-forsker Freya Blekman ved det Frie Universitet i Bruxelles, Belgien., Hvis de samme Higgs interagerer med både muoner og tungere partikler, er det en anden vej til at løse spørgsmålet om masse lukket.

det næste trin, siger Blekman, er at tage endnu mere præcise målinger af Higgs, der interagerer med en række forskellige partikler. Mange af disse målinger skal være mere præcise end dem, LHC kan give, hvilket er en del af argumentet for at opbygge en mere kraftfuld “Higgs factory” collider, siger hun.

“Vi har fjernet scenarier, men vi har ikke en forklaring endnu,” siger Blekman., “Men det er det, partikelfysik handler om-vi har titusinder af forudsigelser, og vi er nødt til at fjerne dem.”

Mere om disse emner:

• Higgs boson
• partikelfysik