فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | مشاهده‌ی فروپاشی ذرات هیگز
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۶/۰۹

تعداد بازدید : ۲۶۱

تعداد رای : ۱

مشاهده‌ی فروپاشی ذرات هیگز

شش سال بعد از کشف ذرات عجیب هیگز، پژوهشگرانی که با بزرگترین شتاب دهنده‌ی ذرات جهان کار می‌کنند توانستند فرایند فروپاشیِ رمزآلود و در عین حال رایجِ این ذره را مشاهده کنند.

با استفاده از اطلاعات بدست آمده از برخورددهنده‌ی هادرونی بزرگ دانشمندان مشاهده کردند که بوزون به دو ذره‌ی کوچکتر فرومی‌پاشد ( کوارک پایین و پادماده‌ی متناظرش).

مدل استاندارد فیزیک ذرات پیش‌بینی می‌کند که بوزون هیگز در 60 درصد موارد به کوارک پایین فرو خواهد پاشید.

فیزیکدانان مدتی طولانی به دنبال مشاهده‌ی این پدیده بوده‌اند زیرا این پدیده نشان می‌دهد که آیا مدل استاندار فیزیک کافی و مناسب است یا نه و در نتیجه باید به دنبال نظریه‌های جدیدی برای توضیح پدیده‌ها بود.

مشکل این است که مشاهده‌ی این پدیده در حین اتفاق افتادن بسیار مشکل است. ذرات هیگز بر اثر برخورد دو پروتون بوجود می‌آیند. اگر دو گلوئون در درون پروتون گداخته شوند و دو کوارک بالا تشکیل دهند، این کوارک‌های بالا می‌توانند بازترکیب شده و در نتیجه بوزون هیگز تولید شود.

این ذره به مدت یک سپتلیونیم  (10 به توان 42) ثانیه پایدار خواهد بود و به یک ذره‌ی کوچکتر فرومی‌پاشد. با شناسائی این ذرات بود که فیزیکدانان ذرات متوجه وجود ذرات هیگز بوزون شدند.

راه‌های زیادی برای فروپاشی این ذرات وجود دارد به عنوان مثال فروپاشی به جفت فرمیون-پادفرمیون، به یک جفت فوتون یا یک جفت بوزون پیمانه‌ای که نسبتا مشاهده‌ی آن آسان است. اما با کوارک‌های پائین قضیه مقداری مشکل‌تر می‌شود زیرا در هر برخورد پروتون-پروتون آبشاری از ذرات زیر اتمی تولید می‌شود که کوارک‌های پائین نیز جزو یکی از این ذرات زیر اتمی به حساب می‌آیند. از آنجا که حیات هیگز بوزون بسیار کوتاه است تشخیص این مسئله که آیا کوارک‌های پایینِ شناسائی شده نتیجه‌ی فروپاشی هیگز بوزون است یا برخورد پروتون‌هایِ پس زمینه غیر ممکن است.

برای پیدا کردن این فروپاشی، تیم‌های ATLAS و CMS اطلاعات بدست آمده از آزمایش اول و دوم برخورددهنده هادرونی بزرگ را بررسی کرده و سعی کردند کوارک‌های پائین که در آبشارهای ذرات وجود را بیابند. سپس آنها مجبور شدند رد پای آن کوارک‌های پایین را تا رسیدن به ذرات هیگز بوزون دنبال کنند. به گفته‌ی کریس پالمر از دانشگاه پرینستون که در تیم CMS کار می‌کند: «یافتن یک پدیده که در آن دو کوارک پایین بوجود می‌آید کافی نیست. ما مجبوریم صدها هزار پدیده را بررسی کنیم.»

در هر صورت، در مکانیزم تولید ذرات هیگز تعداد محصولات جانبی قابل شناسائی بسیار کم است. به گفته‌ی پالمر: «ما از این ذرات برای برچسب زدن بر روی ذرات احتمالی هیگز استفاده می‌کنیم و این ذرات را از بقیه‌ی ذرات جدا می‌کنیم. بنابراین با اینکار با یک سنگ دو نشان را می‌زنیم چرا که نه تنها فروپاشی هیگز به کوارک‌های پایین را شناسائی می‌کنیم بلکه چیزهای زیادی در مورد این مکانیزمِ تولید یاد می‌گیریم.» با اینکار دوباره مدل استاندار فیزیک تائید شد. این نتیجه فرصت‌های زیادی را برای دانشمندان به منظور بررسیِ رفتار بوزون‌های هیگز و نحوه‌ی برخورد آن با ذرات دیگر فراهم می‌کند. گام بعدی تنظیم کردن اندازه‌گیری‌ها برای مطالعه‌ی فروپاشی با رزولوشن بالاتر است.

 

هر دو تیم یافته‌های خود را برای چاپ به مجله‌ی Science فرستاده‌اند که هم‌اکنون در arXiv در دسترس است. برای مشاهده هر یک از این دو پژوهش بر روی نام آنها، CMS و  ATLAS کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)