Megfigyelték a Higgs-bozon és a b-kvark közvetlen kölcsönhatását
A CERN CMS kísérletének új eredménye fontos mérföldkő a Higgs-bozon vizsgálatában, különös tekintettel a bozon és a standard modell szerint az anyagot felépítő elemi részecskék kölcsönhatásának tulajdonságaira. A kutatók az érdekes eredményt beküldték közlésre a Physical Review Letters című vezető nemzetközi folyóiratba.
2012. július 4-én a CERN Nagy Hadronütköztetőjének (LHC) két kísérlete, az ATLAS és a CMS egymástól függetlenül jelentették be a Higgs-bozon felfedezését. A bejelentés akkor világszerte a főcímekbe került, hiszen megerősítette a standard modell utolsó hiányzó elemi részecskéjének létezését fél évszázaddal azután, hogy a Higgs-bozont elméletileg megjósolták. A felfedezés egyben egy kísérleti program kezdetét is jelezte, amelynek célja az új bozon tulajdonságainak meghatározása. A CERN-ben tartott szemináriumon bejelentett eredmények jól illeszkednek a korábbi bejelentések sorába: a CMS együttműködés kutatói a közelmúltban figyelték meg a Higgs-bozon és a t-kvark – a legnehezebb részecske – csatolódását is.
A Higgs-bozon leggyakrabban b-kvarkokra bomlik, vagyis egy b-kvark és egy b-antikvark együttesen keletkezik a nehéz – mintegy 130 protontömegnyi – Higgs-bozonból. Ennek megfigyelése mégis komoly kísérleti kihívást jelentett, aminek oka az volt, hogy nagyon sok más (háttér) folyamat létezik, amely utánozhatja a keresett ütközési végállapotot. Olyan különleges folyamatokra kellett összpontosítani, ahol a Higgs-bozon egy W- vagy Z-bozonnal együtt keletkezik, így a hátteret jelentősen le lehetett csökkenteni. Sajnos a fenti folyamat meglehetősen ritka, ezért igen nagyszámú ütközési eseményt kellett átvizsgálni, hogy megtalálják a keresett jelet, de szerencsére az LHC 2016-os és 2017-es kiváló teljesítménye lehetővé tette ezt.
Magyarországról az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, az MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a debreceni MTA Atommagkutató Intézet, valamint a Debreceni Egyetem mintegy negyven kutatója és diákja vesz részt a CMS együttműködés munkájában. A debreceni együttműködők a W- és Z-bozonokból származó müonokat érzékelő detektorok helyzetmeghatározó-rendszerén dolgoztak, amely lehetővé teszi a müonok impulzusának pontos mérését.
