Objev částic Higgs Boson může pomoci odhalit tajemství temné hmoty

Simulovaná Higgsova bosonová dráha v LHC

Tato stopa je příkladem simulovaných dat modelovaných pro detektor ATLAS na Large Hadron Collider (LHC) v CERN. Higgsův boson vzniká při srážce dvou protonů a rychle se rozpadá na čtyři miony, což je typ těžkého elektronu, který není absorbován detektorem. Stopy mionů jsou zobrazeny žlutě. (Obrazový kredit: CERN)



Fyzici říkají, že objev nové subatomické částice, která je pravděpodobně nepolapitelným Higgsovým bosonem - částicí, která má dávat všem ostatním hmotám svoji hmotnost - by mohl být důležitým krokem k odhalení neviditelných věcí, které tvoří většinu vesmíru.

V hojně medializovaném oznámení, které včera (4. července) poskytl největší světový rozbíječ atomů, Large Hadron Collider ve Švýcarsku, uvedli vědci důkaz nové částice „podobné Higgsovi“ se zhruba 125násobkem hmotnosti protonu.





Vědci tvrdili vysokou míru jistoty, že nová částice je dlouho hledaná Higgsův boson , což je myšlenka odpovědět jak má veškerá ostatní hmota hmotnost . Dlouho hledaný Higgs je chybějícím článkem v vládnoucí teorii částicové fyziky, známé jako standardní model, ale zjištění, že Higgs má ještě širší důsledky: otevírá dveře za standardní model pro vysvětlení existence temné hmoty, záhadná látka byla považována za 83 procent veškeré hmoty ve vesmíru.

Temná hmota musí být dosud přímo detekována; jeho přítomnost je odvozena na základě jeho gravitačního tahu. Potvrzení vlastností nově nalezené částice podobné Higgsovi by mohlo za temnou hmotu.



Přestože temná hmota není vysvětlena jako součást standardního modelu, důkazy o záhadné látce (na základě jejích gravitačních účinků) je těžké ignorovat. To by mohlo znamenat, že standardní model je pouze součástí širšího rámce pro vysvětlení vesmíru, řekl Harvey Newman, profesor fyziky na California Institute of Technology. [ Top 5 Implications of Finding the Higgs Boson ]

'Nemůžeme skutečně popřít existenci temné hmoty,' řekl Newman pro SPACE.com z Evropské organizace pro jaderný výzkum nebo CERN v Ženevě. 'Higgsova částice, kterou jsme našli, nám vůbec nebrání ve vyhledávání částic, které leží mimo standardní model.' Stále potřebujeme kandidáta na temnou hmotu. '



Pokud nově nalezená částice je v souladu se standardním modelem, fyzikové mohou být schopni použít tyto výsledky k vytvoření komplexnějšího obrazu vesmíru.

'Můžete přemýšlet o tom, co jsme našli jako klíčovou součást genetického plánu vesmíru,' řekla Maria Spiropulu, další profesorka fyziky z Caltech, která byla v publiku při oznámení 4. července ve Švýcarsku.

'Můžete přemýšlet o tom, co jsme našli jako klíčovou součást genetického plánu vesmíru,' řekl Spiropulu v e -mailu pro SPACE.com. „Pamatuješ si v roce 2000, co jsme všichni vykřikli, a dozvěděli jsme se, jak nás genom dovede na nová místa. To je dobrá analogie na cestě, po níž jsme dole, pokud jde o změnu věcí v našem chápání. '

Další experimenty by mohly naznačit, že složení temné hmoty vyžaduje zásadnější vysvětlení než standardní model, řekl Newman.

`` I když zjistíme, že to je, podle našich nejlepších schopností měření, boson standardního modelu Higgs, jsou zde všechny tyto další otázky, které nejsou zodpovězeny. Jedna z prvních otázek zní: Co tvoří temná hmota ve vesmíru ? Ve standardním modelu vesmíru není prostor pro vytvoření temné hmoty, takže se musíme podívat na další kandidátské alternativy. '

Jedna taková alternativa je známá jako „supersymetrie“ nebo SUSY, což je rozšíření standardního modelu. Supersymetrie naznačuje, že každá známá elementární částice má partnera, který je identický až na její rotaci. Například fotony by měly partnerské 'photinos' a elektroslabé bosony by duplikovaly 'electroweak-inos'.

'Nyní sektor podobný Higgsovi v SUSY velmi zbohatne,' řekl Spiropulu. „Jako partneři máte sadu„ higgs-inos “. To, jak se kandidát temné hmoty chová, souvisí s tím, jak si potřásá rukou s elektroslabými inosy a higgsovými. Takže (velmi, velmi) slabě interagující masivní částice SUSY, která odpovídá účtu za složení temné hmoty vesmíru je spojena s existencí nějakého Higgsa a jeho supersymetrickým rozšířením. '

Proces potvrzení nové částice bude nějakou dobu trvat, protože fyzici provádějí více experimentů a analyzují širší soubory dat, aby se ujistili, že nejsou svědky anomálních událostí. Přesto je to pro vědu vzrušující doba.

„Ať se stane cokoli, standardní model nebo ne, jsme na pokraji ohromné ​​generace průzkumů,“ řekl Newman, „buď abychom zjistili, co je se standardním modelem špatně, nebo se vrátíme k hledání zásadnějších věcí. které jsou mimo model a jak je vysvětlujeme. '

Sledujte Denise Chow na Twitteru @denisechow nebo SPACE.com @Spacedotcom . Jsme také na Facebook a Google+ .