A Higgs-bozon közvetlenül kapcsolódik a legnehezebb kvarkhoz is

Első alkalommal sikerült közvetlenül megmérni a két legnehezebb ismert elemi részecske közti kölcsönhatás erősségét: a CERN-ben működő CMS-kísérlet a Physical Review Letters folyóiratban 2018. június 4-én tette közzé erre utaló eredményeit.

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 a Higgs-bozon bomlási folyamatain keresztül megfigyelték már, ugyanakkor a nehéz t-kvarkokra való bomlás az energia- és lendületmegmaradás miatt lehetetlen: a Higgs-bozon könnyebb, mint a t-kvark és t-antikvark együttes tömege. (A t-kvark a legnehezebb fermion 172 GeV/c² tömeggel, míg a Higgs-bozoné csak 125 GeV/c²; összehasonlításul, a proton tömege mindössze 0,94 GeV/c².)

Így más, alternatív módszerekre volt szükség a két nehéz részecske közti kölcsönhatás feltérképezéséhez. Ilyen lehetőséget nyújt egy Higgs-bozon, egy t-kvark és egy t-antikvark együttes keltése és tanulmányozása. Ezt a különösen ritka folyamatot figyelte meg elsőként a CMS-együttműködés, megvalósítva a Higgs-hez kapcsolódó fizikai program egyik elsődleges célját. A várakozásoknál jóval korábban elért eredmény nemcsak az LHC kiváló teljesítményének, hanem a CMS kutatói által alkalmazott kifinomult elemzési módszereknek is köszönhető.

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.

Bővebben: MTA Wigner FKI

Observation of t¯tH Production, A. M. Sirunyan et al. (CMS Collaboration), Phys. Rev. Lett. 120, 231801 – Published 4 June 2018