Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN du) 28 a annoncé la découverte de « particule de Dieu » - le boson de Higgs Six ans plus tard, les chercheurs ont observé que, finalement, se désintègrent en une paire de quarks. Cette « désintégration commune, » la capture des chercheurs est considérée comme une étape importante dans l'exploration du boson de Higgs.
Conditions boson de Higgs produit très sévère, la nécessité d'environ 1 milliard de collisions dans le collisionneur de hadrons à observer, mais sa durée de vie est très courte, on suppose la qualité Yukiko de 126 GeV, la prédiction de modèle standard moyen vie est d'environ 1,6 × 10-22 secondes. Comme il est impossible de voir directement le boson de Higgs, les scientifiques utilisent ces produits de désintégration de particules secondaires pour étudier ses propriétés. Depuis la découverte 2012 du boson de Higgs, était dans sa décadence, les scientifiques ont seulement identifié conformément aux théories existantes environ 30%. Département américain de Brookhaven National Laboratory de l'énergie ATLAS physicien kava Leah (Viviana Cavalière) qui au cours des dernières années, en raison des désintégrations du boson de Higgs très rapide, il a été grab une de la tâche principale.
Le modèle standard de la physique des particules prédit que 60% environ de la Higgs se désintègre en une paire de quark bas, à savoir six types de quark Quark deuxième poids (en tant que premier quark haut). Les nouvelles observations confirment les prédictions du modèle standard de la « décadence commune ». Les chercheurs ont déclaré que si les observations prévues avec le modèle standard ne correspond pas, il va secouer la base du modèle standard de la physique et a souligné la nouvelle direction (ainsi que d'autres particules encore à découvrir?).
La figure 1 Higgs se dégrade deux quark bas (cercle bleu), avec un désintégrations de bosons W dans un promoteur de (rouge) et un neutrino (ligne blanche) de l'événement de candidat ATLAS
Source: ATLAS / CERN
il y a 40 ans, les scientifiques ont mis en place un ensemble appelé « modèle standard » de la théorie de la physique des particules, mais cette théorie a manqué le dernier morceau du casse-tête, qui est, le boson de Higgs. Cela est extrêmement difficile de trouver importante « particule de Dieu » est considéré comme une clé pour expliquer comment les autres particules acquièrent une masse. En Juillet 2012, le CERN chercheurs Grand collisionneur de hadrons (LHC) a annoncé la découverte du boson de Higgs, qui est le LHC le plus Les réalisations de premier plan.
La figure 2 Higgs se dégrade deux quark fond (bleu), avec un désintégrations de bosons Z dans une paire d'électron-positon (rouge) des événements candidats CMS.
Source: CMS / CERN
Les chercheurs, il y a plusieurs canaux de désintégration du boson de Higgs, l'a observé leurs canaux de désintégration commune (désintégration de quark) est pas une tâche facile, la principale difficulté est qu'il ya beaucoup de produits de collisions quark de protons et protons moyens, il est difficile de signal de désintégration de Higgs pour isoler des bruits parasites. En revanche, lorsque la découverte du boson de Higgs observé qu'il est canaux de désintégration moins communes (désintégration en une paire de photons) sont plus facilement extrait de l'arrière-plan.
Pour extraire des signaux, deux grandes LHC le groupe de l'item d'essai ATLAS (expérience ATLAS) et le CMS (u sous-bobine compact) de chaque combinaison de course LHC a analysé les données à deux reprises. Higgs détecté comme résultat une paire de désintégration du quark bas. En outre, deux groupes prévoit également la précision de mesure de courant de la mesure aux prévisions du modèle sont compatibles avec le taux de décroissance standard.
Modèle standard des particules élémentaires
Jusqu'à présent, le modèle standard de la physique du monde matériel est la plus profonde et la plus compréhension objective, décrivant les composants de base et la substance la plus exécuter la théorie réussie. Modèle standard que le vide physique est rien, plein champ à vide, le champ est constitué de particules excitées. Composition de particules sub-divisée et les promoteurs de taille, promoteur constitutif constitue les particules « de base », meson monde physique classique est transmis particules en interaction.
Spin regroupés en sous (sous-espèce) est une demi-impair, sont fermions, dans quark et leptons. Quark a trois générations, à savoir: (u, d), (c, s), (t, b) , il y a trois générations de leptons , respectivement, (e, ve), (, v), (, v) , neutrinos entre les différentes générations peuvent être convertis les uns aux autres, à savoir, un soi-disant micro sous oscillation, ce phénomène nécessite neutrinos ont une masse, au-delà du modèle standard. Meson (propagateurs) Spin est un bosons entier est divisé en: les bosons intermédiaires W ± et Z0 du transfert interaction faible; photons transmis interaction électromagnétique; gluons, en passant interaction forte; Higgs, de sorte que la substance a la qualité. Interaction gravitationnelle de transmission sous gravité n'a pas encore été trouvé.
De plus, suivez boson Bose - statistiques d'Einstein, non-respect du principe d'exclusion de Pauli (électronique pression dégénération est générée par le principe d'exclusion de Pauli, dans l'évolution des corps célestes, ce qui a conduit à la formation de la naine blanche) Bose peut se produire à basse température - Einstein condensat. Fermions obey Fermi - Dirac, sont conformes au principe d'exclusion de Pauli.
Modèle standard fermions Il y a six quarks (représentation violet), il y a six sont leptons (en vert), le droit de ces deux types de particules dans quatre bosons de jauge (indiquée en rouge), l'extrême droite il est Higgs (en jaune).
3 modèle standard des particules élémentaires de la Fig.
Source: Popular Science Chine
Comme représenté, un total de un total de 61 types de particules élémentaires. Couleur (couleur) est un degrés de liberté internes. Il est à noter que, en raison de l'isolement de la couleur et de la liberté asymptotique, doit encore être observé sans quark meson particulière que composé de deux quarks observées, le poids des sous-trois quarks, quatre ou cinq quark configuration Quark des particules d'état. Divers modèles théoriques de la physique des particules modernes dans le cadre du modèle standard, les différentes propriétés des particules seront décrites plus en détail et de précision.
Bing la nature de la particule comprenant: une masse, la charge, la rotation, la parité, et analogues, la nature de l'interaction comprenant: canal générateur de section transversale, le rapport de ramification des chaînes de désintégration tels que.
mécanisme Higgs du modèle standard
Dans la physique des particules, le modèle standard est un cadre largement acceptée peut être décrite de force, la force faible et la force électromagnétique et la force de ces trois particules élémentaires de base consistant en toutes les substances. En plus de gravité, le modèle standard peut être plus explication raisonnable des phénomènes physiques dans ce monde.
Sur le terrain de calibre précédemment indiqué reposait sur le modèle standard, une force de base est dérivé de l'invariance de jauge, il est transféré aux bosons de jauge. domaine Gauge théorie des règles strictes, boson de jauge avec le moût de masse donc pas passer bosons de jauge d'interaction électromagnétique (photons) sans qualité. En effet, la qualité du photon confirmée par des expériences réinitialise les.
De sorte que l'analogie, le transfert des bosons faibles de jauge d'interaction (bosons W, Z bosons) de masse ne doit pas, mais les expériences ont confirmé les W de masse et Z bosons bosons est non nulle, ce qui indique que le modèle précédent est pas parfait, et ont donc besoin de mettre en place un mécanisme spécial pour bosons W impart, bosons Z ils ont apporté une certaine qualité.
Ainsi, dans les années 1960, plusieurs physiciens ont mis au point un mécanisme qui peut tirer profit de la brisure de symétrie spontanée pour conférer la qualité des particules élémentaires, sans contredit à la théorie de la jauge. Ce mécanisme est appelé le mécanisme de Higgs mécanisme de Higgs a été confirmée par l'expérience. Cependant, les physiciens ne savent toujours pas beaucoup de détails sur le mécanisme de Higgs.
4 physicien britannique Peter Higgs
Source: www.ed.ac.uk
Ce mécanisme suppose que le champ de Higgs dans tout l'univers, qui est capable d'interagir avec certaines particules élémentaires, et l'utilisation de brisure spontanée de symétrie afin qu'ils obtiennent la qualité.
Boson de Higgs est accompagné de la qualité du champ de Higgs Higgs, excitation quantique du champ de Higgs. Si en mesure de confirmer le boson de Higgs existe, on peut en déduire que le champ de Higgs existe, comme vu des vagues de la mer peut déduire l'existence des océans.
On dit que lors d'une promenade caprice de Higgs, il croit que l'espace est comme l'eau, l'objet sera la résistance dans les sports nautiques, faire de l'exercice difficile, en conséquence, la particule voyageant dans l'espace sera également une sorte de obstacles, il doit payer quelque chose pour obtenir l'accélération, à la macro reflète la « qualité ». On l'appelle le « mécanisme de Higgs. »
physicien théoricien Brian Greene a fait une analogie intéressante. Que ce soit, « champ de Higgs » imaginer « paparazzi », l'espace de diverses substances considérées comme la « star ». « Paparazzi » va les voir entouré, entouré, et l'étoile doit être difficile d'échapper à la foule avant, étoiles emballé plus intense, plus d'interaction avec les paparazzi, plus la résistance éprouvée en lui déclarant qu'il " renommée « plus grand. Les stars de « gloire » de tailles différentes, correspondant, les particules acquièrent une masse différente sont également différents. Par exemple, un photon de masse nulle de repos (acteur-partie peu?), Donc la lumière a un espace dans la plus grande vitesse.
Quelle est la rupture spontanée de symétrie?
Le système d'origine avec un facteur d'asymétrie de plus grande symétrie se produit, le degré de symétrie spontanée réduite, un phénomène appelé brisure de symétrie spontanée. Ou langage de description physique: l lorsque la valeur du paramètre de commande franchissement d'un seuil, plus la symétrie du système d'origine état instable, l'un de plusieurs état inférieur symétrie équivalent stable, le système se produira lorsque la nouvelle transition.
Une analogie d'image pour expliquer ce brisure de symétrie: un crayon pointe d'un stylo à la verticale sur un plan horizontal, peut être considéré comme complètement symétrique, dans tous les sens, il n'y a aucune différence, mais si ce crayon versez dans le plan horizontal, sa symétrie était « cassé », alors qu'il a également atteint son ordre le plus bas de l'état d'énergie ou au sol, cette fois-ci est le plus état stable.
découverte du boson
Boson de Higgs (Anglais: boson de Higgs) est le modèle standard des particules élémentaires dans l'un, est un boson, le spin est égal à zéro, Yu dit positif, sans frais, frais de couleur, très instable après génération se décomposera immédiatement.
Higgs excitation de champ quantique Higgs. Le mécanisme de Higgs, parce que les particules élémentaires et couplage de masse champ de Higgs est obtenu. Si le boson de Higgs est confirmée existe, le champ de Higgs doit exister, et le mécanisme de Higgs peut également être reconnu comme correct fondamental.
temps de Physiciens a passé quarante ans à la recherche de traces du boson de Higgs. Grand collisionneur de hadrons (LHC) est l'un des de loin les installations de laboratoire les plus chers et les plus complexes du monde, une tâche majeure est de trouver et de construire dans un concept Chaxigesi boson et d'autres types de particules.
4 juillet 2012, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a annoncé, LHC sous-bobine compact (CMS) pour détecter une nouvelle masse de boson de 125,3 ± 0.6GeV de (valeur attendue de 4,9 sur l'écart type de fond), Tore face d'instrument (la ATLAS) pour mesurer la qualité de la nouvelle boson 126.5GeV (5 écart-type), alors que les deux électrodes particules de Higgs.
14 mars 2013, le CERN a publié un communiqué de presse a officiellement annoncé précédemment détecté de nouvelles particules temporairement été identifiées comme le boson de Higgs avec spin zéro et même parité, c'est le boson de Higgs enfant devrait avoir deux propriétés de base.
Ce qui est également se trouvent essentiellement des particules un scalaire (spin 0). Voici quelques-unes ont essayé cette vérification 125GeV si le projet pilote de particule de Higgs:
Boson: Boson être seulement capable de se désintégrer en deux photons. A partir d'expériences, il a été souvent les particules sont capables 125GeV notion de décroissance à deux photons, particules sont donc bosons.
Zéro Spin: Cela peut être confirmé à partir du mode de désintégration de test. Dans la découverte initiale, la désintégration des particules est observée 125GeV deux photons, selon la loi de symétrie, on peut exclure l'essorage, centrifugation deux candidats restant est égal à 0 ou 2. Cela dépend si les produits de désintégration de la direction du mouvement du passe-temps de piste, sinon, tourner 0, sinon, le spin 2,2013 spin particules Mars 125GeV officiellement reconnu comme 0.
parité Même (parité positive): du point de vue de la recherche du produit de désintégration du mouvement orbital, vous pouvez regarder à la fin est même parité ou parité impaire. Certains proposition théorique, il peut y avoir Ying scalaire (pseudoscalaire) Higgs, de telles particules ont une parité impaire. En Mars 2013, lesdites particules Yu 125GeV étant confirmé que la parité positive. Exclure spin zéro hypothèse impair, plus de 99,9% niveau de confiance.
Boson de Higgs est physicien Peter Higgs en raison du nom . Il est six physiciens ont proposé le mécanisme de Higgs en 1964 en un. 8 octobre 2013, parce que la « théorie du mécanisme de génération de masse de particules sub-atomique pour promouvoir la compréhension de cette question de l'être humain, et plus récemment par l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire dans le cadre du Grand ATLAS Hadron Collider expérience et compact particule élémentaire trouvée dans la sonde sous-bobine confirmé, « François Engler, Peter Higgs a remporté le prix Nobel 2013 en physique.
aiguille pêche b mer quark
Higgs mécanisme pour résoudre le problème des bosons faibles de vecteur (W et Z) semble impossible d'avoir la qualité en théorie. 2012 découverte du boson de Higgs est basée sur cette victoire de mécanisme par leurs désintègre en, bosons Z et le positif et le négatif boson W est le photon pour atteindre le modèle standard. Higgs champ peut également être d'une manière élégante d'électricité Yonago (quark et leptons) l'obtention d'une masse proportionnelle à la masse des particules, et en stricte conformité avec un soi-disant « couplé Yukawa » interaction atteint. 2018, a observé la désintégration du boson de Higgs dans lepton , fournissent la première preuve directe que ce type d'interaction.
Le modèle standard a été donné une prévision détaillée des modes sous-désintégration grecque. 2013 LHC a été observée canal à deux photons, etc., peuvent interagir avec le champ de Higgs a confirmé bosons. LHC a observé en 2014 et les deux autres modes, confirmer le champ de Higgs peut interagir avec fermions. Cela ne signifie pas que l'espoir de la désintégration de l'enfant à bosons force de transfert, fermions il se désintègre à la composition de la matière.
Six ans après la découverte du boson, le détecteur ATLAS a été observé pour la décroissance de 30% en fonction de modèle standard prédit boson de Higgs. Cependant, dans la désintégration fin de la paire de Higgs (H bb), il est prévu pour rassembler tous les désintégration possible de décroissance de près de 60%. Cette tendance a été observée et leurs taux de décroissance mesuré est confirmée (ou négative) de l'étape doit être produit en masse par interaction Fermion Yukawa du modèle standard prédit.
Très rare H ces modes de désintégration ont été trouvés dans la découverte de la particule de Higgs, mais il y a beaucoup de H bb carie, pourquoi passer six ans pour si longtemps pour parvenir à cette observation? La raison principale est que: dans un solvant protique - interactions de protons lors de la production de masse de Higgs, suite à une seule paire de jets de débris de particules de quark b (b-jets), avec laquelle de l'interaction forte (CDQ ou QCD) la production de quark b- est presque impossible de séparer l'avantage absolu de la fin de la formation du district. Pour relever ce défi, il est nécessaire de considérer QCD n'existe pas, même si une petite quantité, mais les caractéristiques évidentes du processus de production, le plus efficace est la capacité de produire le boson de Higgs avec le vecteur W ou Z reliant les . Sous-carie lumière W lv, Z ll, Z vv (où L représente un électron ou d'un sous-) peut fournir un tel signal, mais aussi considérablement réduit permettant déclenchement valide fond CDQ.
Cependant, le nombre de niveau de signal d'héritage de moins de Higgs caractéristiques similaires ou quark produites à partir de la partie supérieure gauche de bosons de vecteur de bruit de fond provoqué, par exemple, capable d'un haut quark désintégrations tt , comprenant un état final ou un électron et muon deux quark b, avec (W vl) (H bb) exactement le même signal.
Ces troubles se distinguent du signal de fond est que la même qualité, la distribution de masse de cet exemple représenté sur la. Figure 5, dans lequel le signal d'arrière-plan et les lacunes dans les données affichées correspondantes.
Figure 5: (W vl) (H bb) explorer le canal de distribution de masse dans le signal représenté en rouge, une couleur de fond différente représenté par divers autres points de données représentés sous forme de barres d'erreur.
