Higgs-Boson bestätigt amtierende Physikmodell erneut

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde aktualisiert am 7:20 Uhr ET

Für ein subatomares Teilchen, die fast 50 Jahre lang verborgen geblieben, erweist das Higgs-Boson sich bemerkenswert gut erzogen werden.

Noch bestätigt mehr Beweise vom größten Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz, dass das Higgs-Boson Teilchen zu erklären, warum andere Partikel Masse, fungiert nur als vorhergesagt durch das Standard-Modell, die dominierende Physik-Theorie, die beschreibt die Menagerie von subatomaren Teilchen, aus denen sich das Universum dachte.

"Das ist genau was wir aus dem Standard-Modell erwartet haben", sagte Markus Klute, Physiker am Massachusetts Institute of Technology und einer der Forscher die Higgs-Suche beteiligt.

Die neuen Ergebnisse zeigen, dass das Higgs-Boson zerfällt in subatomaren Teilchen, die Materie genannt Fermionen tragen – vor allem, es zerfällt in ein schwerer Bruder Partikel des Elektrons genannt ein Tau Lepton, Klute sagte. Dieser Verfall wurde durch das Standardmodell vorhergesagt. Trotzdem sind die Ergebnisse ein wenig enttäuschend für Physiker, die Hinweise auf völlig neue Physik erhofft hatten. [Top 5 Folgen der Entdeckung Higgs-Boson]

Gott-Teilchen entdeckt

Am 4. Juli 2012 Wissenschaftler am LHC angekündigt hatte, fanden sie das Higgs-Boson, eine schwer fassbare Teilchen schlug zuerst vor 50 Jahren von dem englischen Physiker Peter Higgs. Higgs Konzeption, im Handumdrehen nach dem Urknall entstanden ein Energiefeld, jetzt genannt das Higgs-Feld, die Masse auf die subatomaren Teilchen, die durch es Schleppnetz vermittelt. Partikel, die "klebriger" und mehr beim Durchqueren des Felds verlangsamen sind schwerer geworden.

Da subatomaren Teilchen entweder Materie Träger genannt Fermionen, wie Elektronen und Protonen oder Kraft-tragenden Teilchen Bosonen, wie Photonen und Gluonen sind, impliziert die Existenz des Higgs-Feldes ein zugeordneten Kraft-tragenden Teilchen, genannt das Higgs-Boson, das wie eine Welle auf diesem Gebiet ist Klute gesagt.

Die 2012-Entdeckung ließ wenig Zweifel daran, dass das Higgs-Boson existiert, und Higgs und sein Kollege François Englert, den Nobelpreis für die Theorie im Jahr 2013 gewann. Aber es noch viele offene Fragen gab. Gibt es ein Higgs-Boson oder mehrere? Wenn es mehrere sind, was sind ihre Massen? Und wie Verhalten sich diese verschiedenen aromatisiert Higgs? [Der Natur kleinste Partikel zerlegt (Infografik)]

Gut erzogene Partikel

Um diese Fragen zu beantworten, musste Physiker noch brüten über Tonnen von Daten aus der LHC die Protonen um knapp unter der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, dann schlägt sie zusammen, erstellen eine Dusche von subatomaren Teilchen.

Der Milliarden von Kollisionen pro Sekunde von der LHC produziert hatte nur ein paar hundert die Signatur Energieniveaus, verbunden mit dem Higgs-Boson, Klute sagte.

Wenn der LHC-Mitarbeiter diese Higgs-Ereignisse analysiert, sagte fanden sie etwa 6 Prozent der schwer fassbaren Teilchen zerfallen in Tau-Leptonen, Klute Leben Wissenschaft. Und wenn auch nicht ganz unerwartet, die neuen Ergebnisse zeigen keinen Hinweis auf zusätzliche Higgs-Bosonen, die glauben an alternative Theorien wie Supersymmetrie, die voraussagt, dass jedes Teilchen, die derzeit bekannt ist ein "Superpartner" verleihen würde mit leicht unterschiedliche Eigenschaften.

Unbeantwortete Fragen

Die Idee der Higgs verfallenden, Tau-Leptonen etwas heftete war auf dem Standard-Modell nach ihrer Gründung, doch diese "ad-hoc-zusätzlich zu den Standard-Modell erweist sich wie die Natur es macht", sagte Klute.

Aber es noch ein paar Stücke übrig sind, vervollständigen das Bild von dem Standardmodell vorhergesagt, sagte Nitesh Soni, ein Physiker an der Universität von Adelaide in Australien, arbeitet auf ein anderes Experiment am LHC, die auf ähnliche Physik Fragen konzentriert.

"Das Higgs wird voraussichtlich auch in einige andere Partikel zerfallen, aber die haben relativ kleiner Verfall Preise und höhere Hintergrund" Lärm, so dass es zu schwierig, diese Teilchen aus dem aktuellen Dataset zu erkennen, sagte Soni.

Neue Physik?

Obwohl das Standardmodell zur Verhaltensvorhersage im subatomaren Bereich erstaunlich erfolgreich war, sagte es muss mehr an die Gesetze der Natur, Klute.

Zum Beispiel kann das Standardmodell dunkle Materie oder die Existenz der Schwerkraft nicht erklären. So ist das Fehlen von Beweisen für etwas neues ein wenig enttäuschend, sagte Klute.

"Meine Hoffnung war, dass wir bereits einige neue Physik finden würden", sagte Klute.

Aber er ist Hoffnung noch nicht aufgeben. Die Jagd nach neuen Teilchen fortgesetzt wird, sobald der LHC wieder bei viel höheren Energien in 2015 eingeschaltet ist, sagte Klute.

Die neue Analyse der LHC-Daten veröffentlicht wurde gestern (22. Juni) in der Fachzeitschrift Nature Physics.

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde aktualisiert, um Informationen auf Nitesh Sonis Forschung hinzufügen.

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