Ruđerovci otkrivaju kako se bozon raspada na b kvarkove

Šest godina nakon otkrića Higgsovog bozona, znanstvenici su napokon uočili na koji se način bozon raspada na fundamentalne čestice koje su poznate kao b kvarkovi. Novo opažanje eksperimenta CMS na CERN-u, europskom laboratoriju za fiziku elementarnih čestica, koje je prihvaćeno za objavu u časopisu Physical Review Letters, predstavlja još jednu važnu prekretnicu u proučavanju Higgsovog bozona i njegovog međudjelovanja s česticama Standardnog modela. Novo mjerenje ključno ovisi o raznim elementima kojima je bitno doprinijela grupa znanstvenika iz Laboratorija za fiziku visokih energija u Zavodu za eksperimentalnu fiziku Instituta Ruđer Bošković (IRB), koji već 15 godina aktivno sudjeluje u radu CMS kolaboracije.

Provjera pretpostavke da se Higgs raspada na dva bottom kvarka je od ključnog značaja za modernu fiziku jer je riječ o rezultatima koji bi potpuno mogli uzdrmati postojeće teorije i ukazati na novu fiziku ili bi mogli potvrditi Standardni model, koji se temelji na ideji da Higgsovo polje 'daje' masu kvarkovima i drugim elementarnim česticama.

Međutim, uočavanje ovog standardnog kanala na koji se Higgsov bozon raspada nije nimalo lako, kao što se pokazalo tijekom šest godina istraživanja nakon otkrića Higgsa.

Novo opažanje uvelike ovisi o učinkovitoj identifikaciji hadronskih mlazova koji nastaju hadronizacijom b kvarkova (b mlazovi). Razvoj novih algoritma za identifikaciju b-mlazova danas se često oslanja na metode strojnog učenja poput dubokih neuronskih mreža. Također, ono posebno ovisi o preciznom mjerenju putanja u silicijskom piksel detektoru, dijelu detektora CMS koji se nalazi najbliže točke sudara.

''Mi već 15 godina aktivno sudjelujemo u radu CMS kolaboracije, i naša grupa upravo radi na razvoju novih algoritama za identifikaciju b-mlazova te na poboljšanju performansi piksel detektora na koje se ovaj novi rezultat oslanja. Ova istraživanja radimo u sklopu projekta Hrvatske zaklade za znanost 'Sto dvadeset i pet milijuna piksela za otkriće vezanja Higgsovog bozona na fermione i novih čestica na Velikom hadronskom sudarivaču''. – objašnjava dr. sc. Vuko Brigljević, voditelj Laboratorija za fiziku visokih energija.

Ovim opažanjem vezanja Higgsovog bozona na b kvarkove, kao i ranijim opažanjima vezanja Higgsovog bozona s t kvarkovima i tau leptonima, dakle trima najtežim poznatim fermionima, postignut je još jedan važan korak u fizikalnom programu eksperimenta CMS čiji je cilj karakteriziranje i potpuno razumijevanje Higgsovog bozona. Iako je jakost izmjerenih vezanja u skladu s predviđanjima Standardnog modela, sa sadašnjom preciznošću ne mogu se isključiti i doprinosi nove fizike.

U godinama koje dolaze, prikupit će se znatno više podataka, povećat će se preciznost mjerenja kako bi se vidjelo hoće li Higgsov bozon otkriti prisutnost nove fizike izvan Standardnog modela.