A Higgs-részecske megfigyelése a Nagy Hadronütköztetőnél

2012. július 4-én óriási érdeklődés mellett a CERN óriási gyorsítója, a Nagy Hadronütköztető (LHC) melletti két óriási, egyenként több ezer fizikus (közöttük magyarok) részvételével működő együttműködés, az ATLAS és a CMS bejelentette, hogy sikerült kimutatniuk a Higgs-bozonhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkező részecskét. Az új részecske megjelenése igen meggyőző: két független kísérlet, két különböző gyorsítóenergián, több különböző módon, de ugyanazokkal a tulajdonságokkal mutatta ki a részecskét. Annak egyértelmű eldöntéséhez, hogy ez valóban a Peter Higgs által megjósolt részecske-e, további vizsgálatok szükségesek.

 

 1. ábra. CMS-esemény a Higgs-részecskéhez hasonló jelenséggel. A bozon két kvark egymáson szóródásakor keletkezik és két nagyenergiájú fotonra bomlik, amelyet az eseményábrán vörös téglalapok jelölnek, a két kvark pedig szétrepül, (sárga) hadronzáport képezve. A két hadronzápor kijelöli a feltételezett Higgs-bozon keletkezési pontját, amelyből kilépnek a fotonok, ez segít a bozon tömegét meghatározni (kattintson az ábrára a nagyobb méretű változatért!)

 

 2. ábra: CMS-esemény, amelyben a feltételezett Higgs-bozon egy-egy elektron- és müonpárra bomlik. Az elektronok elnyelődnek az elektromágneses kaloriméterben, a müonok viszont kirepülnek a rendszerből, megszólaltatva a távoli müon-detektorokat. Ezeknek ugyan kicsit az előfordulási valószínűsége, mégis az egyik legjobb módja a Higgs-részecske kimutatásának

 

 3. ábra. Az 1. ábra eseményeiből következő tömegeloszlás: balra az ATLAS, jobbra a CMS eredménye. Mindkét mérés mutatja az új bozont 126 GeV körül

 

 4. ábra: A 2. ábra eseményeiből kapott tömegeloszlás a CMS-kísérletben. A kék és zöld háttéret és a piros vonallal jelölt Higgs-görbét jól követik a mérési pontok

Horváth Dezső
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, MTA ATOMKI
horvath.dezso@wigner.mta.hu