بیگ بنگ: “بوزون هیگز” از خیلی جهات عجیب و غریب است. بر اساس مدل استاندارد فیزیک ذره‌ای، این ذره نیز مثل بیشتر ذرات بنیادی، ناپایدار است و فقط برای مدت زمان بسیار بسیار کوتاهی باقی می‌ماند. اندازه‌گیری آزمایشی طول عمر این ذره بسیار مهم است، زیرا به محققان کمک می‌کند تا در مورد قدرت برهمکنش آن با ذرات دیگر اطلاعات کسب کنند و پنجره‌ای به سوی فیزیک جدید باز نمایند.

به گزارش بیگ بنگ، در یک مطالعه جدید، گروهی از فیزیکدانان در برخورد دهنده هادرونی بزرگ(LHC) عددی را برای طول عمر این ذره گزارش دادند که نشان می‌دهد “بوزون هیگز” طول عمر بسیار کوتاهی دارد. اندازه‌گیری طول عمر بوزون هیگز آرزوی هر فیزیکدانی است زیرا بدست آوردن طول عمر آن نه تنها به درک بهتر ماهیت ذره کمک می‌کند، بلکه مشخص می‌کند که آیا این مقدار با داده‌های “مدل استاندارد فیزیک” مطابقت دارد یا خیر.

هرگونه انحرافی از این پیش‌بینی می‌تواند به ذرات یا نیروهای جدیدی اشاره نماید که مدل استاندارد پیش‌بینی نکرده، از جمله ذرات جدیدی که بوزون هیگز در آن فروپاشی می‌کند. اما اندازه‌گیری طول عمر بوزون هیگز کار آسانی نیست، زیرا طول عمر پیش‌بینی شده به قدری کوتاه است که نمی‌توان آن را مستقیماً اندازه گرفت.

به همین منظور فیزیکدانان از خاصیتی به نام “عرض جرمی” استفاده می‌کنند که رابطه‌ی معکوسی با “طول عمر” دارد و دامنه‌ی کوچکی از جرم‌های احتمالی در پیرامون جرم اسمی ذره به مقدار 125 GeV را نشان می‌دهد. اما این کار نیز آسان نیست، زیرا “عرض جرمی” بوزون هیگز به قدری کوچک است که در آزمایشات نمی‌توان آن را اندازه‌گیری کرد. هرچند محققان با نگاه کردن به ذراتی که بوزون هیگز در آنها تجزیه می‌شود، می‌توانند محدوده‌ای از جرم‌هایی را پیدا کنند که بوزون هیگز ممکن است داشته باشد.

تحلیل داده‌های “برخورد دهنده هادرونی بزرگ” نشان می‌دهد که طول عمر بوزون هیگز 22-^10×2.1 ثانیه است و فقط 1 در 1000 احتمال دارد که یک تصادف آماری باشد. این مقدار که فعلاً دقیق‌ترین عدد است با پیش‌بینی مدل استاندارد مطابقت دارد و ثابت می‌کند که این ذره قطعاً طول عمر بسیار بسیار کوتاهی دارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در سرور اطلاعاتی CERN CDS منتشر شده است.

دانشمندان معتقدند در یک میلیاردم ثانیه پس از بیگ بنگ، کیهان یک سوپ فوق‌العاده عظیم از ذراتی بوده که با سرعت نور با یکدیگر مسابقه گذاشته بودند و هیچ جرمی نداشتند. در این میان برهمکنش آنها با میدان هیگز باعث شده که جرم پیدا کنند و سرانجام جهان شکل بگیرد. در سال ۱۹۶۴ فیزیکدانی به نام “پیتر هیگز” پس از مدتی دست و پنجه نرم کردن با معمای منشاء جرم جهان در نهایت توانست پاسخی برای این معما پیدا کند که به “ذره بوزون هیگز” ختم شد.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com