İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Higgs Bozonu ve Üst Kuark Birlikte Görüntülendi

CERN’deki çalışmada iki en ağır temel paçacık olan Higgs bozonu ve üst kuark birlikte görüntülendi. CMS ve ATLAS dedektörleri nadir görülen bir atomaltı parçacık sürecinde iki parçacığın eşzamanlı oluşumu kaydedildi. Bu, biliminsanlarının Higgs bozonuyla üst kuarkın etkileşimini görüntüledikleri ilk çalışmadır.

Bu gözlem Standart Model‘in en ağır iki parçacığı olan 2012’de keşfedilen Higgs bozonunun ve 1995’te keşfedilen üst kuarkın ilişkisini ilk kez gösteriyor. 1960’da öne sürülen Higgs bozonu 2012 yılında yine CMS ve ATLAS tarafından kaydedilmişti.

Temel parçacıklar, Higgs alanıyla etkileşime geçerek kütle kazanırlar. Yani üst kuark gibi ağır bir parçacığın Higgs bozonuyla sıkı bir ilişkisi olmalıydı. Ancak biliminsanlarının bu ilişkiyi doğrulayabilmesi için birçok yönden test yapması gerekiyordu.

Keşfinden önce, biliminsanları Higgs bozounun nasıl davranması gerektiğini Standart Model‘e göre kestirebiliyorlardı. Sonraki aşama da Büyük Hadron Çarpıştırıcısı fizikçilerinin bu savları inceleyip sınamasıydı. En büyük sorulardan biri de Higgs bozonunun gerçekten kuarklarla etkileşip etkileşmediği ve eğer etkileşiyorsa bunun tam olarak nasıl olduğuydu.

Biliminsanlarının Higgs bozonunun üst kuarkla sıkı bir ilişkisi olacağını düşünmesine rağmen, bulunan kanıtlar eşiğin altındaydı. Yeni kanıtlar ise Higgs bozonunun üst kuarkla etkileştiğini ve bu etkileşimin de düşünüldüğü gibi olduğunu gösteriyor.

Üst kuark, Higgs bozonu bulunmadan önce de Higgs araştırmasında önemli bir rol oynuyordu. Keşfinden önce kuramcılar Higgs’in kütlesini daraltabilemek için üst kuarkı kullanıyorlardı. Üst kuark ayrıca farklı enerjilerde Higgs alanının etkisinin sınanmasını da sağlıyordu. Üst kuarkın Higgs bozonunun üretiminde de rolü vardır.

Higgs bozonu hakkında bildiklerimizin çoğu, onun üst kuarkla ilişkisine dayanıyor.” diyor ATLAS incelemelerinde çalışan Rachel Hyneman. ” Higgs bozonunun %90’ının sanal üst kuarklar yoluyla oluştuğunu düşünüyoruz.”

BHÇ içindeki proton-proton çarpışmaları uzun birkaç adım gerektiren uzun zincirleme tepkiler gerektiriyor. Bu yeni çalışmalar çarpışan iki protonun içindeki glüonların füzyonuna girmesine ve iki sanal üst kuark üretmesine odaklandılar.

“İki yeni üst kuark yeniden birleştiğinde normalde ortaya bir Higgs bozonu çıkar,” diyor Hyneman. “Ancak %1 şansla bu Higgs bozonuna iki gerçek üst kuark da eşlik eder. İşte araştırılan şey buydu.”

Hem Higgs bozonu hem de üst kuark kısa süreli parçacıklar olduğundan hemen hemen anında daha kararlı kardeş parçacıklara dönüşürler; bunların da çoğu yine bölünür. Bu bir nesilden diğerine olan hızlı dönüşüm imkansızlaştırmasa da kardeş parçacıkların asıl kaynağına gitmeyi oldukça zorlaştırıyor.

“Sonraki aşama bu ilişkinin gücünü sınamak ve tahminlerle uyuşup uyuşmadığını öğrenmek. Üst kuarkla Higgs bozonunun eşleşmesini doğrudan ölçebilmek, Standart Model‘in temel testlerinden biri. Bu ölçüm, üst kuark ile etkileşime girebilecek yeni ağır parçacıkların olasılıklarını sınırlar.” diyor Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndan Sally Dawson.

Daha fazla çalışmayla Higgs bozonunun davranışı ve maddenin evrensel mozaiğine nasıl uyduğu keşfedilmeye devam edilecek.

Kaynak 1