Bozon Higgsa wykryty w CERN raczej nie jest „wersją egzotyczną”

Eksperci z Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych CERN pod Genewą informowali w lipcu o odkryciu cząstki, która zdawała się być nieuchwytnym dotychczas bozonem Higgsa. Ślady jego obecności zaobserwowano w CMS i ATLAS, dwóch wielkich detektorach działających przy LHC.

Istnieje tej cząstki przewidziano teoretycznie niemal pół wieku temu. Została ona uwzględniona w równaniach tzw. Modelu Standardowego – matematycznych ramach, które pozwalają opisać znane fizykom cząstki i zachodzące między nimi oddziaływania podstawowe (elektromagnetyczne, słabe i silne).

Faktyczne odkrycie cząstki Higgsa stanowiłoby dla fizyków dowód na istnienie mechanizmu wyjaśniającego, od czego zależy masa cząstek. Z biegiem czasu Model Standardowy doczekał się różnych rozszerzeń – modeli, w których dopuszczano istnienie różnych wersji bozonu Higgsa (przy czym zawsze pozwalających wyjaśnić masę cząstek). Naukowcy są przekonani, że tak różne rodzaje cząstek Higgsa powinny dawać o sobie znać w potężnych detektorach LHC w odmienne sposoby. W pewnych przypadkach różnice te powinny być naprawdę minimalne.

Jednym z powodów, dla których bozon Higgsa nie dawał się wykryć przez ponad 20 lat jest jego nietrwałość. Gdy tylko powstaje, od razu rozpada się na inne, lepiej znane cząstki, takie jak kwarki, elektrony i fotony. Naukowcy szukający Higgsa bacznie obserwują, czy w ich doświadczeniach nie pojawia się nadprogramowa ilość takich cząstek, co mogłoby oznaczać, że są one śladem po bozonie.

Kiedy w lipcu naukowcy z CERN po raz pierwszy ogłosili, że prawdopodobnie mają Higgsa, oba zespoły informowały o wykryciu prawdopodobnych śladów obecności dość rzadkiej jego odmiany. Wydawało się, że cząstka dość często rozpada się na energetyczne fotony gamma, a nie dość często – na taony. Cząstek było jednak zbyt mało, by wzbudziły entuzjazm. Powtórzenia eksperymentu podsycały podejrzenia, że być może faktycznie chodzi o rzadką odmianę Higgsa.

Swoje najnowsze dane, uzyskane z wielu powtórzeń eksperymentu, członkowie obu zespołów z CERN omówili teraz na konferencji w Kioto. Ich zdaniem większość wyników wskazuje na „typowy” bozon, podpadający pod Model Standardowy. „Cząstka wciąż istnieje i na pewno zgadza się z Modelem Standardowym" – zapewniał szef zespołu pracującego przy detektorze CMS, Joe Incandela.

Nowo odkryta cząstka nie zachowuje się zatem w sposób, który robiłby na fizykach większe wrażenie. Jak zapewniają, dopiero wykrycie mniej typowego bozonu Higgsa oznaczałoby duży postęp w rozwoju wiedzy, choćby teorii supersymetrii.

Pewne wersje tej teorii zakładają istnienie aż pięciu różnych bozonów Higgsa. Teoria ta podwaja liczbę typów cząstek obecnych we wszechświecie i w nowy sposób każe patrzeć na dobrze znane oddziaływania. Uwzględnia też istnienie ciemnej materii, nieodkrytej dotąd eksperymentalnie, która koncentruje się wokół galaktyk, a o której wiemy tylko dzięki jej oddziaływaniu grawitacyjnemu. (PAP)

zan/ krf/