-

Prošlo je šest godina od potvrde otkrića Higgsovog bozona. Puno toga se promijenilo u CERNu od te najave koja je došla s upozorenjem da se uistinu radi o toj čestici, ali da još ne znamo kojoj točno kategoriji pripada. Kvaliteta detektora i broj sudara u sekundi višestruko je povećana. To nam je pak omogućilo potvrdu opažanja raspada Higgsovog bozona u dva kvarka tipa dno. Specifičnije u jedan dno (eng. Bottom, oznaka b) kvark i u jedan dno antikvark. No ovo je otkriće sve samo ne dno, već popriličan vrhunac u eksperimentalnoj fizici elementarnih čestica. 

Veliki sudarivač hadrona (eng. LHC, large hadron collider) izuzetno je konstruirana mašina koja je već prošle godine premašila predviđene performanse. Radi izuzetno stabilno, a brzina skupljanja podataka daleko je veća od originalno predviđene. U 2017. detektori miona, težeg rođaka elektorona, u CMS detektoru dobili su dodatni sloj te povećali broj opažačkih piksela na više od stotinu miliona. Sve to omogućilo je spomenuto opažanje Higgsovog raspada. S ovakvim uvodom intuitivno bismo očekivali da se radi o rijetkom raspadu koji moramo pažljivo tražiti. No kako je svakodnevna intuicija često velika boljka moderne fizike, najbolje je da se poslužimo analogijom. Koliko trenirano uho morate imati da prepoznate samo zvuk Stradivarijeve violine među svim zvukovima koje proizvodi orkestar? Kada je Higgsov bozon otkriven opažali su se njegovi raspadi u četiri leptona, npr. elektron-pozitron i mion-antimion par, što predstavlja 0,03% ukupnog udjela u svim raspadima. Raspad Higgsa u dno kvark  i dno antikvark u svim raspadima ima udio od 58%, dakle gotovo dvije trećine svih raspada Higgsovog bozona. Razlog zašto smo za otkriće Higgsa mogli iskoristiti proces raspada u četiri leptona koji ima tako mali udio u ukupnim raspadima leži u činjenici da je njegov singnal dva puta veći od pozadine (svih drugih procesa koji mogu ostaviti isti potpis u detektoru). Za raspad u dno kvark i dno antikvark, odnos signala i pozadine je samo 0,05. 

Kao što je vidljivo iz njegovog naziva, LHC je sudarač hadrona (npr. sudarač protona i antiprotona). Hadroni su građeni od kvarkova koji uglavnom međudjeluju jakom silom te će se zbog visokih energija sudara prirodno stvarati puno parova kvarkova i antikvarkova iz mora gluona koji su nosioci jake sile. Da se ponovo poslužimo analogijom, lako je u orkestru prepoznati bubanj, a teško specifičnu violinu u moru svih violina. Jedan od tzv. kanala raspada koji je iskorišten u otkriću je onaj u kojem kvarkovi međudjeluju slabom silom. Nosic slabe sile raspadne se prvo na Higgsov bozon i na par elektron i pozitron, te se na kraju Higgsov bozon raspadne na par dno kvark i dno antikvark. Takav raspad ima potpis koji se može pratiti u nadograđenom detektoru koristeći moderne metode strojnog učenja. 

Sudari na LHCu poprilično su prljava stvar. Energije su tolike da se u sekundi stvaraju trilijuni čestica i od samih početaka u eksperimentu se koristi strojno učenje da bi se događaji klasificirali. Davno su prošli dani kada su fizičari iz fotografija u maglenim komorama mogli lijepo očitavati koji se raspad dogodio. Kada imate veliku produkciju kvarkova dno, morate moći pratiti putanju dno kvarkova koji su izrazito povezani sa specifičnim mlazom elektorina i pozitrona, kojih također ima popriličan broj iz raznih drugih procesa. Za preciznu detekciju korištena je specifično trenirana duboka neruonska mreža nazvana DeepCSV

Kada su opažanja CMS detektora povezana s procesima mjerenim na ATLAS detektoru te dodatno uspoređena s opažanjima na Tevatronu sudarivaču, s popriličnom sigurnošću moglo se potvrditi da je izmjereno gotovo 90% svih načina na koji se raspada Higgsov bozon. Šest godina nakon otkrića Higgsov bozon i dalje izgleda kao običan skalarni Higgs iz standardnog modela. No, iako su opažanja izrazito statistički značajna (5,6 sigma), još uvijek ima prostora za fiziku van standardnog modela. Da bismo ispitali i taj dio, treba nam puno više podataka i novih metoda strojnog učenja, a LHC neka samo nastavi raditi izrazito učinkovito. Dodatne informacije o mjerenjima vezanim uz Higgsov bozon možete pronaći u pregledu svih elementarih čestica pdg.lbl.gov. U istraživanju je sudjelovao i tim fizičara s Instituta Ruđer Bošković

Oznake:
Izvor: Informativa.ba,
Komentari (0)

* Sva polja su obavezna
preostalo 500 karaktera

NAPOMENA: Komentari odražavaju stavove njihovih autora, a ne nužno i stavove internet portala Informativa.ba. Molimo korisnike da se suzdrže od vrijeđanja, psovanja i vulgarnog izražavanja. Portal Informativa.ba zadržava pravo da obriše komentar bez najave i objašnjenja. Zbog velikog broja komentara Informativa.ba nije dužan obrisati sve komentare koji krše pravila. Kao čitalac također prihvatate mogućnost da među komentarima mogu biti pronađeni sadržaji koji mogu biti u suprotnosti sa vašim vjerskim, moralnim i drugim načelima i uvjerenjima.


Ućitaj još komentara