Το μισό μποζόνιο Higgs και η σκοτεινή πλευρά των αλληλεπιδράσεων

Posted on 02/08/2020

0


Πέρασαν οκτώ χρόνια από την ανακοίνωση της ανίχνευσης του μποζονίου Higgs από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN. Από τότε τα σχετικά πειραματικά δεδομένα δεκαπλασιάστηκαν και η ενέργεια σύγκρουσης των δεσμών πρωτονίων σχεδόν διπλασιάστηκε.  Έτσι, οι φυσικοί του πειράματος CMS προσπαθούν τώρα να δείξουν, με ολοένα και μεγαλύτερη ακρίβεια, αν το ανιχνευθέν σωματίδιο είναι ακριβώς αυτό που προβλέπει η καθιερωμένη θεωρία της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Διερευνούν όλο και πιο σπάνιες δυνατότητες διάσπασης και αλληλεπιδράσεων του Higgs με άλλα σωματίδια της θεωρίας και προσπαθούν να εντοπίσουν οποιαδήποτε μη αναμενόμενη συμπεριφορά.

Το μποζόνιο Higgs έχει παρατηρηθεί να διασπάται, όπως αναμενόταν, σε διάφορα γνωστά σωματίδια όπως βαριά μποζόνια, φωτόνια και σε κουάρκ πυθμένες. Αρκετές θεωρίες  υποστηρίζουν ότι το μποζόνιο Higgs θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως πύλη προς την σκοτεινή πλευρά των σωματιδίων και των αλληλεπιδράσεων και να μας οδηγήσει στην ερμηνεία της σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τις αναμφισβήτητες παρατηρήσεις των αστρονόμων το σύμπαν είναι γεμάτο από σκοτεινή ύλη (Το 23% του περιεχομένου του σύμπαντος είναι σκοτεινή ύλη,το 72% σκοτεινή ενέργεια και μόνο το 5% η γνωστή ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι).

Το μποζόνιο Higgs θα μπορούσε να διασπαστεί προς σωματίδια σκοτεινής ύλης στα οποία οι ανιχνευτές μας είναι εντελώς τυφλοί. Μπορεί οι ανιχνευτές να μην μπορούν να δουν αυτά τα σωματίδια, όμως τα «σκοτεινά σωματίδια» κουβαλάνε μέρος της αρχικής ορμής. Αν λοιπόν υπάρχει έλλειμμα ορμής στα προϊόντα σωματίδια των οποίων είναι δυνατή η ανίχνευση, τότε προκύπτει μια έμμεση ανίχνευση των σκοτεινών σωματιδίων.

Το μποζόνιο Higgs θα μπορούσε να διασπάται π.χ. σε ένα πασίγνωστο σωματίδιο, το φωτόνιο, και στο κατοπτρικό του της σκοτεινής πλευράς, το σκοτεινό φωτόνιο. Τότε μόνο το «μισό του Higgs» θα παρατηρηθεί στον ανιχνευτή. Το πείραμα CMS πραγματοποιεί απευθείας αναζητήσεις τέτοιων διασπάσεων.

Από την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων προέκυψε ότι το 2,7% με 2,1% των παραγομένων μποζονίων Higgs μάζας 125 GeV θα μπορούσαν να διασπαστούν δίνοντας ένα σωματίδιο της γνωστής μας ύλης, το φωτόνιο και ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης. Πρόκειται για ένα εντυπωσιακά μικρό ποσοστό, το οποίο θα βοηθήσει τους θεωρητικούς φυσικούς να βελτιώσουν τις θεωρίες τους σχετικά με τις σκοτεινές αλληλεπιδράσεις και της φυσικής πέραν του καθιερωμένου προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες εδώ: FORWARD-LOOKING WITH HALF A HIGGS