LHC vs Tevatron: Ko će prvi do Higsa?

Jedan od kanala raspada Higsovog bozona

Na konferenciji Rencontres de Moriond EW2012, istraživači kolaboracija CDF i DZero, koji rade na akceleratoru Tevatron (Fermilab), juče su objavili najnovije rezultate potrage ta Higsovom česticom. Nakon nezavisne analize, celokupnih podataka koji su prikupljenih tokom rada Tevatrona, dva tima su prikazala rezultate prema kojima se masa Higsovog bozona nalazi u intervalu od 115 do 135 GeV. Verovatnoća da je ovaj rezultat nastao kao posledica statističke fluktuacije iznosi 2.2 sigma (verovatnoća 1:36). Ova vrednost nedovoljna je za potvrdu otkrića čestice pošto se dokazima mogu smatrati rezultati tek od 3 sigma (verovatnoća da je rezultat posledica statističke fluktuacije 1:740), a otkriće se potvrđuje tek na 5 sigma (statistička fluktuacija sa verovatnoćom 1:3,5 miliona).

Istovremeno, rezultati su pokazali da se Higsov bozon sigurno nema masu između 147 i 149 GeV.

Rezultati koje su juče objavili timovi koji su radili na Tevatronu saglasni su sa rezultatima koje su objavili eksperimenti koji rade na LHC-u (CMS i ATLAS) decembra prošle godine (ATLAS je objavio 126 GeV sa pouzdanošću od2,3 sigma; CMS – 124 GeV sa 1,9 sigma). LHC i Tevatron su akceleratori koji rade na različite načine, LHC sudara protone a u Tevatronu su se sudarali protoni i antiprotoni. Razlika u funkcionisanju akceleratora ima za posledicu potpuno različite mehanizme (kanale raspada) na osnovu kojih se detektuje Higsov bozon. Detektori na LHC-u Higsovu česticu traže na osnovu raspada na dva fotona, dok su detektori na Tevatronu tragali za raspadom ovog bozona na par teških “bottom” kvarkova. Ova razlika u detektovanim kanalima raspada omogućava proveru standardnog modela čestica i poudaniju potvrdu postojanja Higsovog bozona.

Bez obzira na odlično slaganje rezultata LHC i Tevatron eksperimenata Higsovov bozon se još krije i njegovo postojanje nije potvrđeno. Za potvrdu i eliminisanje mogućnosti statističkih grešaka potrebno je još sudara u akceleratorima i podataka, a tih podataka trenutno nema. Na žalost Tevatron više ne radi (od septembra prošle godine) ali će LHC u ovoj godini raditi na još većoj energiji (8 TeV, umesto dosadašnjih 7 TeV) i obezbediće tri puta više podataka nego u 2011. godini.

Ostalo je još malo “prostora” gde Higsova čestica može da se krije, a ovi novi podaci trebalo bi da, narednih meseci (i godina), omoguće prvu potvrdu postojanja Higsovog bozona, tj. “božije” čestice (kao je popularno u medijima nazivaju), ili potpuno isključe njegovo postojanje.