Wielki Zderzacz Hadronów ponownie stoi za bardzo ważnym odkryciem w fizyce. Naukowcy z eksperymentu ATLAS ogłosili obserwację niezwykle rzadkiego procesu – tworzenia się trzech bozonów wektorowych (VVZ) – co można nazwać bardzo ważnym testem Modelu Standardowego.
Bozony W i Z są nośnikami tzw. oddziaływań słabych, jednej z czterech fundamentalnych sił natury, obok grawitacji, elektromagnetyzmu i oddziaływań silnych. Ich istnienie zostało przewidziane w Modelu Standardowym, a ich odkrycie w 1983 roku było jednym z ważniejszych wydarzeń w kręgu fizyki cząstek elementarnych.
Mimo że Model Standardowy doskonale opisuje znane cząstki i ich interakcje, nadal nie wyjaśnia kilku kwestii. Są to m.in. natura ciemnej materii oraz mechanizmy unifikacji sił. Precyzyjne, kosztujące ogromne pieniądze badania dotyczące powstawania wielu bozonów jednocześnie mogą ujawnić ewentualne niezgodności z obowiązującym modelem, wskazując na istnienie nieodkrytych dotąd cząstek lub sił.
Jednoczesne tworzenie się trzech bozonów wektorowych jest niezwykle rzadkim procesem, który może dostarczyć nam wielu ważnych informacji o najgłębszych symetriach Modelu Standardowego. To zasadniczo potężne narzędzie do odkrywania nowych zjawisk fizycznych: m.in. nieznanych cząstek, które są zbyt ciężkie, aby mogły zostać bezpośrednio wyprodukowane w LHC.
Obserwacja produkcji bozonów wektorowych przez zespół ATLAS osiągnęła istotność statystyczną 6,4 sigma, co wyraźnie przekracza próg 5 odchyleń standardowych wymagany do oficjalnego potwierdzenia obserwacji w fizyce cząstek. To natomiast rozszerza wcześniejsze wyniki eksperymentów ATLAS i CMS, które już wcześniej zaobserwowały produkcję innych bozonów jednocześnie.
Bozony W i Z, jako jedne z najcięższych znanych cząstek, mogą rozpadać się na różne sposoby. W badaniu ATLAS naukowcy skupili się na siedmiu kanałach rozpadu o największym potencjale w zakresie ich odkrycia. Każdy z tych kanałów został przeanalizowany z wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów uczenia maszynowego. Algorytmy zostały uprzednio przeszkolone indywidualnie dla każdego kanału, co pozwoliło na lepsze wyodrębnienie sygnału z tła.
Łącząc różne kanały rozpadu, naukowcy nie tylko potwierdzili istnienie procesu VVZ, ale także ustalili ograniczenia dotyczące ewentualnego udziału nowych zjawisk fizycznych w obserwowanym sygnale. Wyniki są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego, aczkolwiek stanowią również doskonałą bazę do dalszych, jeszcze bardziej precyzyjnych analiz.
Czytaj również: Największy eksperyment naukowy na świecie odnalazł kolejny ślad początku świata
Obserwacja VVZ to dopiero początek. W kolejnych latach, dzięki analizie większych zestawów danych z LHC oraz przy okazji nadchodzącego eksperymentu HL-LHC, naukowcy będą mogli jeszcze dokładniej badać produkcję układów "wielobozonowych". To zaś może pomóc w wyjaśnieniu kolejnych zagadek Wszechświata i zdecydowanie będzie jeszcze trudniejszym testem dla Modelu Standardowego.
Obecne wyniki potwierdzają dotychczasową teorię, niemniej każda kolejna analiza może przybliżyć nas do ogromnego przełomu w fizyce cząstek elementarnych. Czy analiza VVZ stanie się w tym zakresie kamieniem milowym? Czas i kolejne eksperymenty pokażą.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
