مع وجود مؤامرات "مضغوطة حديثًا" من أحدث البيانات التي تم الحصول عليها من خلال تجربتي فيزياء الجسيمات ، قال فريق من العلماء من مصادم هادرون الكبير في المركز الأوروبي للأبحاث النووية (CERN) يوم الثلاثاء أنهم سجلوا "تلميحات محيرة" للجسيمات دون الذرية المعروفة كما هيغز بوسون ، ولكن لا يمكن القول بشكل قاطع أنه موجود ... حتى الآن. ومع ذلك ، فإنهم يتوقعون أن يدير مصادم 2012 بيانات كافية لاتخاذ القرار.
"إن حقيقة قدرتنا على إظهار نتائج تحليل متطور للغاية بعد شهر واحد فقط من تسجيل الجزء الأخير من البيانات التي استخدمناها أمر يبعث على الاطمئنان الشديد" ، الدكتور جريج لاندسبيرج ، منسق الفيزياء لملف اللولبي المضغوط (CMS) كشف كاشف في LHC مجلة الفضاء. "إنه يخبرك بمدى سرعة الاستجابة. هذا أمر غير مسبوق حقًا في تاريخ فيزياء الجسيمات ، حيث تنتج مثل هذه التجارب الكبيرة والمعقدة الكثير من البيانات ، وهي مثيرة للغاية ".
في الوقت الحالي ، فإن الاستنتاج الرئيسي لأكثر من 6000 عالم في الفرق المشتركة من CMS وكاشفات الجزيئات ATLAS هو أنهم كانوا قادرين على تقييد نطاق كتلة بوزون هيغز النموذجي القياسي - إن وجد - ليكون في نطاق 116- 130 جيجا فولت من تجربة ATLAS و 115-127 جي في بواسطة CMS.
النموذج القياسي هو النظرية التي تفسر تفاعلات الجسيمات دون الذرية - التي تصف المادة العادية التي يتكون منها الكون - وتعمل بشكل جيد للغاية. لكنه لا يفسر لماذا تحتوي بعض الجسيمات على كتلة والبعض الآخر ليس كذلك ، ولا يصف أيضًا 96 ٪ من الكون غير المرئي.
في عام 1964 ، اقترح الفيزيائي بيتر هيجز وزملاؤه وجود مجال طاقة غامض يتفاعل مع بعض الجسيمات دون الذرية أكثر من غيرها ، مما يؤدي إلى قيم مختلفة لكتلة الجسيمات. يُعرف هذا الحقل باسم حقل هيجز ، ويعتبر هيجز بوسون أصغر جزء من حقل هيجز. لكن لم يتم اكتشاف Higgs Boson حتى الآن ، وكان أحد الأسباب الرئيسية لبناء LHC هو محاولة العثور عليه.
للبحث عن هذه الجسيمات الدقيقة ، تحطم LHC البروتونات عالية الطاقة معًا ، وتحويل بعض الطاقة إلى كتلة. ينتج هذا رذاذًا من الجسيمات التي تلتقطها أجهزة الكشف. ومع ذلك ، يعتمد اكتشاف Higgs على مراقبة الجسيمات التي تتحللها هذه البروتونات بدلاً من Higgs نفسها. إذا كانت موجودة ، فهي قصيرة الأجل ويمكن أن تتحلل بعدة طرق مختلفة. تكمن المشكلة في أن العديد من العمليات الأخرى يمكن أن تؤدي أيضًا إلى نفس النتائج.
كيف يمكن للعلماء معرفة الفرق؟ الإجابة المختصرة هي أنه إذا تمكنوا من اكتشاف جميع الأشياء الأخرى التي يمكن أن تنتج إشارة تشبه هيغز والتردد النموذجي الذي ستحدث عنده ، فإنهم إذا رأوا المزيد من هذه الإشارات أكثر مما تقترحه النظريات الحالية ، فهذا يمنحهم مكانًا للبحث عن هيجز.
شهدت التجارب تجاوزات في نطاقات مماثلة. وكما لاحظ البيان الصحفي لـ CERN ، "لا يتم أخذ أي من هذه التجاوزات بشكل فردي إحصائيًا أكثر من دحرجة النرد والخروج بستين على التوالي. المثير للاهتمام هو أن هناك العديد من القياسات المستقلة التي تشير إلى المنطقة من 124 إلى 126 جيف.
قال لاندسبيرغ ، وهو أيضًا أستاذ في جامعة براون: "هذا واعد جدًا". "يوضح هذا أن كلتا التجربتين تفهمان ما يجري مع أجهزة الكشف الخاصة بهم بشكل جيد للغاية. شهدت كل من المعايرات تجاوزات في كتل منخفضة. ولكن لسوء الحظ ، فإن طبيعة عمليتنا إحصائية ومن المعروف أن الإحصائيات تلعب حيلًا مضحكة من حين لآخر. لذلك لا نعلم حقًا - ليس لدينا ما يكفي من الأدلة لنعرف - إذا كان ما رأيناه هو لمحة عن هيجز بوسون أو هذه مجرد تقلبات إحصائية لعملية ستانداند موديل والتي تحاكي نفس نوع التوقيعات التي ستأتي إذا تم إنتاج هيجز بوسون ".
قال لاندسبيرج إن الطريقة الوحيدة للتعامل مع الإحصائيات هي الحصول على مزيد من البيانات ، ويحتاج العلماء إلى زيادة حجم عينات البيانات بشكل كبير من أجل الإجابة بالتأكيد على السؤال حول ما إذا كان Higgs Boson موجودًا في كتلة 125 GeV أو أي كتلة النطاق الذي لم يتم استبعاده بعد.
الخبر السار هو أن الكثير من البيانات قادمة في عام 2012.
وقال لاندسبيرج: "نأمل أن تضاعف أربع مرات عينة البيانات التي تم جمعها هذا العام". "وهذا يجب أن يمنحنا ثقة إحصائية كافية لحل هذا اللغز بشكل أساسي وإخبار العالم ما إذا كنا قد رأينا اللمحات الأولى من هيجز بوسون. كما أظهر الفريق اليوم ، سنستمر في الزيادة حتى نصل إلى مستوى من الأهمية الإحصائية التي تعتبر كافية للاكتشاف في مجالنا ".
قال لاندسبيرج إنه داخل هذا النطاق الصغير ، لا يوجد مكان كبير للاختباء بالهيغز. "هذا مثير للغاية ، ويخبرك أننا على وشك الانتهاء. لدينا حساسية كافية وأجهزة كشف جميلة. نحتاج فقط إلى المزيد من الوقت والمزيد من البيانات. إنني آمل أن نتمكن من قول شيء نهائي بحلول وقت ما من العام المقبل ".
لذا فإن التشويق يتزايد ويمكن أن يكون عام 2012 هو عام هيجز.
مزيد من المعلومات: بيان صحفي لـ CERN ، ArsTechnica
