science >> Wetenschap >  >> Fysica

Op het spoor van het Higgs Boson

Voor de natuurkundegemeenschap de ontdekking van nieuwe deeltjes zoals het Higgs-deeltje heeft de weg vrijgemaakt voor een groot aantal opwindende potentiële experimenten. Nog, als het gaat om zo'n ongrijpbaar deeltje als het Higgs-boson, het is niet eenvoudig om de geheimen te ontrafelen van het mechanisme dat tot zijn oprichting heeft geleid. De experimenten die zijn ontworpen om het Higgs-deeltje te detecteren, omvatten botsende deeltjes met voldoende hoge energie frontaal nadat ze zijn versneld in de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN in Genève, Zwitserland.

In een zoektocht om de productiemechanismen van het Higgs-boson te begrijpen, Silvia Biondi van het Nationaal Instituut voor Kernfysica, Bologne, Italië onderzocht de sporen van een zeldzaam proces, genaamd ttH, waarin het Higgs-deeltje wordt geproduceerd in combinatie met een paar elementaire deeltjes die top-quarks worden genoemd. Haar bevindingen zijn te vinden in een recente studie gepubliceerd in EPJ Plus . Toekomstige LHC-experimenten zullen naar verwachting nog nauwkeurigere metingen opleveren van het vermogen van het Higgs-deeltje om te koppelen met deeltjes waarmee natuurkundigen al bekend zijn.

Biondi keek voor het eerst naar de gegevens van de eerste experimenten die in 2010 werden uitgevoerd. 2011 en 2012. Helaas, die gegevens bleken niet statistisch significant genoeg om een ​​geschikte meting op te leveren van de processen die leidden tot de creatie van het Higgs-deeltje. Echter, meer recente LHC-experimenten, zoals het ATLAS-experiment uit 2015 en 2016, het vereiste niveau van precisie bereikt om de ttH-creatiemechanismen te bestuderen.

Beurtelings, ze bedacht een methode voor het reconstrueren van de signalen die zouden kunnen voortkomen uit Higgs-deeltjes voor elke set botsingsgegevens. Op deze manier, ze verbeterde het vermogen om onderscheid te maken tussen een echt Higgs-boson, achtergrondgeluid, en deeltjes die zich in dezelfde energietoestand bevinden, maar die niet de kenmerken van het Higgs-boson hebben. Vervolgens voerde ze een procedure uit om de verwachte theoretische meting van de kans op het verschijnen van een Higgs-boson te vergelijken, met de waarschijnlijkheid dat het ttH-proces plaatsvindt.