Egyre közelebb az univerzum titkaihoz

Debrecen - A Debreceni Egyetem fizikusai is részt vettek abban a nemzetközi kutatásban, melynek köszönhetően első alkalommal sikerült megmérni a két legnehezebb ismert elemi részecske, a Higgs-bozon és a t-kvark közötti kölcsönhatás erősségét.

Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet, a CERN nagy hadronütköztetőjének (LHC) két kísérlete, az ATLAS és a CMS 2012. július 4-én egymástól függetlenül jelentette be a Higgs-bozon felfedezését. A bejelentés akkor világszerte a címlapokra 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 CMS legújabb eredménye a program fontos mérföldkövének számít.

- Világunk látható anyagát javarészt protonokba és neutronokba zárt könnyű kvarkok és a körülöttük keringő elektronok alkotják. A standard modellben a Higgs-bozon kapcsolódhat az anyag építőköveihez, a kvarkokhoz és a leptonokhoz, a részecske tömegével arányos csatolási erősséggel. A kapcsolódást sok esetben megfigyelték már a Higgs-bozon bomlási folyamatain keresztül. A legnehezebb kvark, a t-kvark tömege azonban nagyobb, mint a Higgs-bozoné, ezért a Higgs-bozon bomlása nehéz t-kvarkokra az energia- és lendületmegmaradás miatt lehetetlen – mondta az unideb.hu-nak a Debreceni Egyetem kutatócsoportját vezető Trócsányi Zoltán professzor, az MTA-DE Részecskefizikai Kutatócsoport vezetője.

A szakembereknek ezért más módszerekre volt szükségük a két nehéz részecske közti kölcsönhatás erősségének megméréséhez. Ilyen lehetőséget nyújt egy Higgs-bozon, egy t-kvark és egy t-antikvark együttes keltése és tanulmányozása. Ezt a különösen ritka folyamatot figyelték meg elsőként a CMS-nél, megvalósítva ezzel a Higgs-bozonhoz kapcsolódó kutatási program egyik elsődleges célját.

Magyarországról az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, az MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport, a debreceni MTA Atommagkutató Intézet, valamint a Debreceni Egyetem mintegy negyven kutatója és diákja vesz részt a CMS-együttműködés munkájában. A kísérletek felhasználták az MTA-DE Részecskefizikai Kutatócsoport kutatóinak elméleti szimulációit is az adatok kiértékelése során.

- A standard modell két legnehezebb elemi részecskéje közti kapcsolat megfigyelésével nagyot léptünk előre. A kapott csatolási erősség összhangban van az elméleti várakozásokkal, de a mérés jelenlegi pontossága még mindig hagy teret az eddigi ismereteinken túlmutató, új fizikának is.

A következő években gyűjtendő sok-sok adat feldolgozásával a pontosság javulni fog, a Higgs-bozon felfedheti a nagyenergiás fizika még rejtőzködő titkait”

– bizakodik Trócsányi Zoltán professzor.

A CMS-kísérlet kutatói a Physical Review Letters folyóiratban 2018. június 4-én tették közzé erre utaló eredményeiket.

A héten zajló LHCP2018 konferencián az ATLAS-együttműködés is bemutatja legújabb eredményeit, ahol a kísérleti adatok kiértékelése során felhasználták a Debreceni Egyetem munkatársai által készített elméleti szimulációkat.

- Debreceni Egyetem -