มีการค้นพบหลักฐานชิ้นแรกของการสลายตัวของฮิกส์โบซอนที่หายาก

ความก้าวหน้าอันน่าตื่นเต้นที่ Large Hadron Collider (LHC) ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นพบสิ่งเหลือเชื่อที่สามารถเปลี่ยนความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาคได้ ความร่วมมือของ ATLAS และ CMS ซึ่งทำงานอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยนับตั้งแต่มีการค้นพบฮิกส์โบซอนในปี 2012 ได้ร่วมมือกันเพื่อค้นหาหลักฐานที่ยั่วเย้าเป็นครั้งแรกของปรากฏการณ์ที่ไม่ธรรมดา นั่นก็คือการสลายตัวของฮิกส์โบซอนเป็น Z โบซอนและโฟตอน

ฮิกส์โบซอน หรือที่มักเรียกว่า "อนุภาคพระเจ้า" เป็นอนุภาคมูลฐานที่ให้มวลอนุภาคอื่นๆ การทำความเข้าใจคุณสมบัติของมันและวิธีการต่างๆ ที่มันแตกตัวเป็นอนุภาคอื่นๆ นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการไขปริศนาของจักรวาล การสลายตัวของฮิกส์โบซอนที่สังเกตได้เมื่อเร็วๆ นี้อาจให้หลักฐานทางอ้อมสำหรับการมีอยู่ของอนุภาคนอกเหนือจากที่คาดการณ์ไว้โดยแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค โมเดลนี้อธิบายถึงอนุภาคมูลฐานและอันตรกิริยาของพวกมัน

จากแบบจำลองมาตรฐาน ถ้าฮิกส์โบซอนมีมวลประมาณ 125 พันล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ประมาณ 0,15% ของฮิกส์โบซอนจะสลายตัวเป็น Z โบซอนและโฟตอน อย่างไรก็ตาม การขยายไปยัง Standard Model ให้อัตราการสลายทางเลือก ดังนั้น การวัดอัตราการสลายตัวที่แม่นยำจึงเป็นขุมทรัพย์แห่งความรู้ ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับฟิสิกส์นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน และธรรมชาติที่แท้จริงของฮิกส์โบซอนที่น่าพิศวง

ก่อนทำการค้นพบที่ปฏิวัติวงการนี้ ทีม ATLAS และ CMS ได้ตรวจสอบข้อมูลที่รวบรวมจากการชนกันระหว่างโปรตอนกับโปรตอนที่ HAC อย่างอิสระ พวกเขารวบรวมเหตุการณ์การชนกันอย่างระมัดระวังโดยมองหาสัญญาณของการสลายตัวของฮิกส์โบซอนเป็น Z-โบซอนและโฟตอน กลยุทธ์ของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการระบุ Z boson ผ่านการสลายตัวของมันเป็นคู่ของอิเล็กตรอนหรือมิวออน (ลูกพี่ลูกน้องของอิเล็กตรอนที่หนักกว่า) ซึ่งเกิดขึ้นประมาณ 6,6% ของเวลาทั้งหมด

กุญแจสู่ความสำเร็จได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็นลักษณะเฉพาะ – จุดสูงสุดที่แคบบนพื้นหลังที่เรียบ – ในการกระจายมวลรวมของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัว เพื่อเพิ่มความไว ทีมจำแนกเหตุการณ์ตามลักษณะของกระบวนการผลิตฮิกส์โบซอน พวกเขาใช้เทคนิคแมชชีนเลิร์นนิงขั้นสูงเพื่อแยกแยะสัญญาณจริงจากเสียงรบกวนรอบข้าง

ความร่วมมือนี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำทางสถิติและความครอบคลุมของการค้นหา ซึ่งนำไปสู่หลักฐานที่น่าเชื่อถือประการแรกสำหรับการสลายตัวของฮิกส์โบซอนเป็น Z โบซอนและโฟตอน

แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้จะต่ำกว่าข้อกำหนดที่ยอมรับกันโดยทั่วไปซึ่งมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 5 ค่าสำหรับการสังเกตที่ถูกต้อง แต่การค้นพบนี้มีนัยสำคัญทางสถิติที่ 3,4 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน นอกจากนี้ ความเร็วของสัญญาณที่วัดได้นั้นเกินการคาดคะเนของแบบจำลองมาตรฐานถึง 1,9 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ซึ่งทำให้นักฟิสิกส์รู้สึกตื่นเต้นมากยิ่งขึ้น

การค้นพบครั้งปฏิวัตินี้ทำให้เราเข้าใกล้การไขความลับของจักรวาลมากขึ้น ท้าทายความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาค การวิจัยอย่างต่อเนื่องที่ HAC ให้คำมั่นสัญญาถึงการค้นพบที่ลึกยิ่งขึ้นในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงขยายขอบเขตความรู้ของมนุษย์ต่อไปโดยเจาะลึกเข้าไปในขอบเขตอันลึกลับของการปฏิสัมพันธ์ของอนุภาค ขณะที่เราเริ่มต้นการเดินทางที่ไม่ธรรมดานี้ เราตั้งตารอบทต่อไปในภารกิจของเราเพื่อทำความเข้าใจองค์ประกอบพื้นฐานของการดำรงอยู่ของเรา

อ่าน:

• นักฟิสิกส์จำลองหลุมดำในห้องทดลอง จากนั้นมันก็เริ่มเรืองแสง
• นักวิจัยพัฒนาหุ่นยนต์ผึ้งบินได้เหมือนจริง