Med “friskpressede” plot fra de nyeste data, der er indsamlet af to partikelfysikforsøg, sagde hold af videnskabsfolk fra Large Hadron Collider ved CERN, Det Europæiske Center for Nuklear Forskning, tirsdag, at de havde registreret ”fristende antydninger” af den undvigende subatomære partikel, der er kendt som Higgs Boson, men kan ikke med sikkerhed sige, at den eksisterer… endnu. Imidlertid forudsiger de, at collider-løbet i 2012 burde medbringe nok data til at afgøre beslutningen.
”Selve det faktum, at vi er i stand til at vise resultaterne af meget sofistikeret analyse, kun en måned efter, at den sidste bit af data, vi brugte er blevet registreret, er meget betryggende,” Dr. Greg Landsberg, fysikkoordinator for Compact Muon Solenoid (CMS) detektor ved LHC fortalte Space Magazine. ”Det fortæller dig, hvor hurtig omdrejningstiden er. Dette er virkelig hidtil uset i partikelfysikens historie, med så store og komplekse eksperimenter, der producerer så meget data, og det er meget spændende. ”
For nuværende er den overordnede konklusion for over 6.000 videnskabsfolk om de kombinerede hold fra CMS og ATLAS partikeldetektorer, at de var i stand til at begrænse massesortimentet til Standard Model Higgs boson - hvis det findes - til at være i området 116- 130 GeV ved ATLAS-eksperimentet og 115-127 GeV af CMS.
Standardmodellen er teorien, der forklarer interaktioner mellem subatomære partikler - som beskriver almindeligt stof, som universet er lavet af - og som helhed fungerer meget godt. Men det forklarer ikke, hvorfor nogle partikler har masse, og andre ikke, og det beskriver heller ikke de 96% af universet, der er usynlige.
I 1964 foreslog fysiker Peter Higgs og kolleger eksistensen af et mystisk energifelt, der interagerer med nogle subatomiske partikler mere end andre, hvilket resulterede i forskellige værdier for partikelmasse. Dette felt er kendt som Higgs-feltet, og Higgs Boson er den mindste partikel af Higgs-feltet. Men Higgs Boson er endnu ikke blevet opdaget, og en af hovedårsagerne til, at LHC blev bygget, var at forsøge at finde den.
For at kigge efter disse små partikler, smadrer LHC protoner med høj energi sammen og konverterer lidt energi til masse. Dette frembringer en spray af partikler, der opsamles af detektorerne. Opdagelsen af Higgs er imidlertid afhængig af at observere de partikler, disse protoner forfalder i snarere end selve Higgs. Hvis de findes, er de meget kortvarige og kan henfalde på mange forskellige måder. Problemet er, at mange andre processer også kan give de samme resultater.
Hvordan kan forskere fortælle forskellen? Et kort svar er, at hvis de kan finde ud af alle de andre ting, der kan producere et Higgs-lignende signal og den typiske frekvens, hvorpå de vil forekomme, så hvis de ser flere af disse signaler end de nuværende teorier antyder, giver det dem et sted at kigge efter Higgs.
Eksperimenterne har set overskridelser i lignende intervaller. Og som CERNs pressemeddelelse bemærkede, “Taget individuelt, er ingen af disse overskridelser mere statistisk signifikante end at rulle en matrice og komme med to seksere i træk. Det, der er interessant, er, at der er flere uafhængige målinger, der peger på området 124 til 126 GeV. ”
”Dette er meget lovende,” sagde Landsberg, der også er professor ved Brown University. ”Dette viser, at begge eksperimenter forstår, hvad der foregår med deres detektorer meget, meget godt. Begge kalibreringer så overskydende ved lave masser. Men desværre er arten af vores proces statistisk, og det er kendt, at statistikker spiller sjove tricks en gang imellem. Så vi ved ikke rigtig - vi har ikke nok bevis for at vide - hvis det, vi så, er et glimt af Higgs Boson, eller dette er bare statistiske udsving i Standand Model-processen, der efterligner den samme type underskrifter, som ville komme hvis Higgs Boson er produceret. ”
Landsberg sagde, at den eneste måde at tackle statistikker på er at få flere data, og forskerne er nødt til at øge størrelsen på dataprøverne betydeligt for definitivt at besvare spørgsmålet om, hvorvidt Higgs Boson findes i massen på 125 GeV eller nogen masse interval, der endnu ikke er udelukket.
Den gode nyhed er, at der kommer mange data i 2012.
”Vi håber, at firedoblingen af den dataprøve, der blev indsamlet i år,” sagde Landsberg. ”Og det skulle give os nok statistisk selvtillid til i det væsentlige at løse dette puslespil og fortælle verden, om vi så de første glimt fra Higgs Boson. Som teamet viste i dag, vil vi fortsætte med at stige, indtil vi når et niveau af statistisk betydning, der anses for at være tilstrækkelig til opdagelse på vores felt. ”
Landsberg sagde, at inden for denne lille rækkevidde er der ikke meget plads til Higgs at skjule. ”Dette er meget spændende, og det fortæller dig, at vi næsten er der. Vi har nok følsomhed og smukke detektorer; vi har brug for bare lidt mere tid og lidt mere data. Jeg håber meget, at vi skulle være i stand til at sige noget definitivt inden et eller andet tidspunkt næste år. ”
Så spændingen bygger, og 2012 kunne være året for Higgs.
Mere info: CERN pressemeddelelse, ArsTechnica
