Zes jaar later Deze funky foto toont de Compact Muon Solenoid (CMS), een detector voor algemene doeleinden bij de Large Hadron Collider (LHC) die betrokken was bij de ontdekking van Higgs in 2012. Dean Mouhtaropoulos/Getty Images

Leuk weetje:toen natuurkundigen in 2012 de historische ontdekking van het Higgs-deeltje deden met behulp van 's werelds krachtigste deeltjesversneller, dat deden ze niet direct het ongrijpbare deeltje te detecteren. In plaats daarvan, ze speurden naar de vingerafdruk van ol' Higgsy - een vingerafdruk die uit andere deeltjes is samengesteld. Nutsvoorzieningen, natuurkundigen die de massa's gegevens analyseren die zijn verzameld uit de eerste twee experimentele runs van de Large Hadron Collider (LHC) hebben gevonden een ander Higgs-vingerafdruk. En het is anders dan de ontdekking van 2012, maar mogelijk, dieper.

Voordat we ingaan op deeltjesvingerafdrukken, laten we nog eens kijken waar natuurkundigen naar zoeken in de detectoren ter grootte van een gebouw die zich rond de 27 kilometer lange ring van supergeleidende magneten van de LHC bevinden. De LHC versnelt miljarden geladen deeltjes (zoals protonen) tot dicht bij de lichtsnelheid en, door het gebruik van uiterst nauwkeurige magnetische velden, de versneller botst deze deeltjesbundels met andere deeltjesbundels die in de tegenovergestelde richting worden versneld. De resulterende frontale ineenstorting van deeltjes produceert intense energie - het soort energie dat het universum sinds de oerknal niet meer heeft gezien, zo'n 13,8 miljard jaar geleden. Deze deeltjesbotsingen bootsen de omstandigheden van de oerknal na, alleen op een oneindig kleine schaal.

In het kielzog van deze miljarden mini-big bangs, de extreem geconcentreerde energie condenseert tot nieuwe deeltjes die niet regelmatig in de natuur voorkomen, zoals het Higgs-deeltje, een deeltje dat al in de jaren zestig werd getheoretiseerd door Peter Higgs en François Englert.

Het Higgs-deeltje is een ijkboson, of de intermediair tussen het Higgs-veld en de materie. Men denkt dat het Higgs-veld alomtegenwoordig is in het hele universum. Dat veld geeft materie zijn massa, en het Higgs-deeltje was het "ontbrekende stuk" van het standaardmodel van de deeltjesfysica, een receptenboek voor hoe alle materie in het universum zou moeten werken. Niet verrassend, dan, dat de ontdekking ervan ertoe leidde dat de Nobelprijs voor natuurkunde 2013 naar Higgs en Englert ging.

Zoals we al aangaven, de LHC kan het Higgs-deeltje niet direct detecteren. Dit onstabiele deeltje vervalt veel te snel voor zelfs de meest geavanceerde detector om te zien. Wanneer het vergaat, het creëert vervalproducten - in feite gewone subatomaire deeltjes die niet zo snel vergaan. Het is als een vuurwerkraket met een heel kort lontje; je ziet het vuurwerk (Higgsdeeltje) pas als het ontploft (reguliere vervaldeeltjes).

Natuurkundigen deden hun ontdekking in 2012 dankzij de CMS- en ATLAS-experimenten bij de LHC, die een "overschot" aan fotonen aan het licht bracht die uit het geluid van deeltjesbotsingen kwamen. En het waren niet zomaar fotonen. Deze fotonen wezen op het bestaan ​​van een deeltje met een massa van ongeveer 125 GeV (dat is ongeveer 133 keer de massa van een proton) - een theoretisch vervalproces dat voorspelt dat een Higgs-deeltje uiteenvalt in een paar fotonen. Maar natuurkundigen dachten dat het Higgs-deeltje misschien andere manieren heeft om te vervallen ("vervalkanalen" genoemd), en nu hebben natuurkundigen het favoriete vervalkanaal van Higgs ontdekt - wanneer het verandert in een onderste quark (de op één na zwaarste van zes smaken quarks) en zijn antimaterie-broer, een anti-bottom-quark.

Dit is groot nieuws. Er wordt aangenomen dat het Higgs-deeltje bijna 60 procent van de tijd vervalt in paren van onderste quarks. In vergelijking, de Higgs zal naar verwachting slechts 30 procent van de tijd in paren van fotonen vervallen. En hebben we al gezegd dat het erg moeilijk is om de vingerafdruk van het bodem-quarkverval van Higgs te detecteren? Zo moeilijk dat het zes jaar duurde.

"Het vinden van slechts één gebeurtenis die eruitziet als twee onderste quarks afkomstig van een Higgs-deeltje is niet genoeg, " zei wetenschapper Chris Palmer, van de Princeton-universiteit, in een verklaring. "We moesten honderdduizenden gebeurtenissen analyseren voordat we dit proces konden belichten. die gebeurt op de top van een berg van gelijkaardige achtergrondgebeurtenissen."

Nu hebben natuurkundigen het gedaan, en door het meest gunstige vervalproces van de Higgs te bestuderen, ze kunnen het gebruiken als een hulpmiddel om natuurkunde te onderzoeken die verder gaat dan het standaardmodel.

Dat is nu interessant

'Natuurkunde voorbij het standaardmodel' betekent gewoon 'natuurkunde die we nog niet kennen'. Vaak bestempeld als 'exotische fysica' of 'nieuwe fysica', " dit opwindende rijk verlegt de grens van de bekende fysica. Het Higgs-deeltje wordt vaak beschouwd als een portaal naar nieuwe fysica.