Slovenskí fyzici a najnovšie vedecké výsledky

, Autor:
Široká medzinárodná komunita subjadrových fyzikov netrpezlivo očakávala najnovšie výsledky skúmania zrážok protónov na urýchľovači LHC v CERN. V širokej verejnosti si najväčšiu popularitu získalo hľadanie alebo skôr experimentálne overenie existencie Higgsovho bozónu.

Široká medzinárodná komunita subjadrových fyzikov netrpezlivo očakávala najnovšie výsledky skúmania zrážok protónov na urýchľovači LHC v CERN. V širokej verejnosti si najväčšiu popularitu získalo hľadanie alebo skôr experimentálne overenie existencie Higgsovho bozónu.

Urýchľovač LHC v prvom polroku 2012 vyprodukoval viac protónprotónových zrážok, ako za roky 2010 a 2011. Zrážky neustále zaznamenávajú dva najväčšie detektory ATLAS a CMS. Tieto unikátne zariadenia registrujú a spracovávajú niekoľko miliónov zrážok protónov za sekundu. Pritom za posledné obdobie výrazne zlepšili svoje metódy analýzy získaných údajov a vylepšili efektívnosť vyhľadávania tých zrážok, v ktorých sa mohol vyskytovať Higgsov bozón.

Táto stratégia priniesla svoje ovocie a úspech sa dostavil v podobe získania dostatočného množstva údajov k nasledujúcemu vyhlásenie výskumných tímov a vedenia CERN.

Obrázok hore: Hlavná prednášková sála CERN počas vystúpenia Fabioly Gianotti, hovorkyne experimentu ATLAS, kedy prezentovala najnovšie výsledky experimentu ATLAS pri hľadaní bozónu Higgsa

Oficiálna tlačová správa Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN)

Ženeva, 4.7. 2012. Na seminári, ktorý sa dnes konal v CERNe ako úvod k tohtoročnej veľkej časticovej konferencii ICHEP2012 v Melbourne, ATLAS a CMS experimenty prezentovali svoje najnovšie predbežné výsledky hľadania Higgsovho bozónu. Oba experimenty pozorujú novú časticu v oblasti hmotnosti okolo 125-126 GeV.

“V našich dátach pozorujeme jasné známky novej častice , na úrovni 5 sigma, v oblasti hmotnosti okolo 126 GeV. Vynikajúci výkon LHC a ATLASu a ohromné úsilie mnohých ľudí nás priviedlo do tohoto vzrušujúceho štádia,” povedala hovorkyňa ATLASu Fabiola Gianotti, “ale potrebujeme ešte trochu času, aby sme pripravili tieto výsledky na publikovanie.”

“Výsledky sú predbežné, ale 5 sigma signál v okolí 125 GeV, ktorý vidíme, je dramatický. Toto je naozaj nová častica. Vieme, že to musí byť bozón a je to doposiaľ najťažší nájdený bozón,” povedal hovorca CMS experimentu Joe Incandela. “Implikácie sú veľmi významné a práve kvôli tomuto musíme byť mimoriadne dôslední vo všetkých krokoch a kontrolách výsledkov.” “Je ťažké zostať pokojným pri týchto výsledkoch,” povedal riaditeľ CERNu pre výskum Sergio Bertolucci. “Minulý rok sme vyhlásili, že v r. 2012 buď nájdeme novú časticu podobnú Higgsovi alebo vylúčime existenciu Higgsa v rámci štandardného modelu. Pri všetkej nutnej opatrnosti sa mi javí, že sme na rázcestí: pozorovanie tejto novej častice naznačuje cestu do budúcnosti smerom k úplnejšiemu porozumeniu toho, čo momentálne vidíme v dátach.”

Dnešné výsledky sú označené ako predbežné. Sú založené na dátach zozbieraných v r. 2011 a 2012, pričom dáta z r. 2012 sú ešte stále analyzované. Očakáva sa, že dnes ukázané výsledky budú publikované koncom júla. Úplnejší obraz dnešných pozorovaní sa ukáže neskôr v tomto roku, keď LHC dodá experimentom ďalšie dáta. Ďalším krokom bude určenie presnej charakteristiky tejto častice a jej významu pre naše chápanie vesmíru. Sú jej vlastnosti očakávanými vlastnosťami Higgsovho bozónu, ktorý bol predpovedaný v roku 1964 a je poslednou chýbajúcou časticou štandardného modelu elementárnych častíc? Alebo je to niečo exotickejšie? Štandardný model opisuje fundamentálne častice, z ktorých sa skladáme my a každá viditeľná vec vo vesmíre, a tiež opisuje sily, ktoré pôsobia medzi týmito časticami. Všetka hmota, ktorú sme schopní vidieť, však netvorí viac ako 4% toho, čo je vo vesmíre. Exotickejšia forma Higgsovho bozónu by mohla byť mostíkom k porozumeniu zvyšných 96% vesmíru, ktoré zostávajú utajené. “Dosiahli sme míľnik v našom chápaní prírody,” povedal generálny riaditeľ CERNu Rolf Heuer. “Pozorovanie častice konzistentnej s Higgsovým bozónom otvára cestu detailnejším štúdiám vyžadujúcim vyššiu štatistiku, ktoré určia vlastnosti novej častice, a pravdepodobne vrhnú svetlo na ďalšie záhady nášho vesmíru.” Pozitívna identifikácia vlastností novej častice si vyžaduje veľa času a dát. Ale nech nadobúda Higgsov bozón akúkoľvek formu, naše poznanie fundamentálnej štruktúry hmoty sa chystá pokročiť výrazným spôsobom.

Doplňujúca informácia z Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach

Slovensko ako členský štát CERN priamo prispieva na budovanie a prevádzku urýchľovača LHC a tiež sa zúčastňuje na práci dvoch veľkých fyzikálnych experimentov - ATLAS a ALICE. Skupina fyzikov z Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach prispela k budovaniu kvapano-argónového kalorimetra detektora ATLAS, a teraz sa podieľa na zabezpečovaní jeho správneho fungovania a na kontrole údajov, ktoré táto dôležitá časť detektorového komplexu ATLAS získava. Skupina sa tiež zapojila do spracovania zaznamenaných údajov.

Hovorí Jaroslav Antoš (ÚEF SAV), spoluobjaviteľ top kvarku:

"V oblasti fyzikálnej analýzy nameraných dát si zo širokého spektra úloh, ktoré medzinárodný výskumný tím ATLAS rieši, košická skupina vybrala problematiku presného určenia vlastností top kvarkov. Konkrétne sa zamerala na určenie hmotnosti top kvarku a študuje nábojovú asymetriu medzi top kvarkom a jeho antičasticou anti-top kvarkom. Ide o jemný efekt teoreticky predpovedaný v rámci Štandartného modelu (všeobecnej teórie elementárnych častíc, ktorá predpovedá aj existenciu častice Higgsa). Experimenty vo Fermilabe (USA) naznačili, že tento efekt môže byť podstatne silnejší, ako sa očakáva na základe teoretickej predpovede. Treťou úlohou, ktorej sa fyzici v Košiciach venujú, je štúdium mechanizmu vzniku top a antitopkvarku. Vo svojej práci uvažujeme dve možnosti - gluón-gluónovú fúziu a kvarkgluónovu anihiláciu. Štandartný model predpovedá, že pri danej energii zrážok protónov dochádza približne v 80% prípadoch k vzniku párov top a anti-top kvarku prvou cestou a v 20 % druhou. Aj keď ide o náročnú úlohu, usilujeme sa tento pomer experimentálne určiť. Pri riešení všetkých troch úloh úzko spolupracujeme s Prírodovedeckou fakultou UPJŠ v Košiciach a so skupinou mladých fyzikov z Fyzikálneho ústavu AVČR v Prahe. Výsledky svojej prace budeme čoskoro publikovať vo významných vedeckých časopisoch."

Výskum subjadrovej fyziky na Ústave experimentálnej fyziky SAV v Košiciach má viac ako 40-ročnú tradíciu. Na urýchľovači LHC sa košickí fyzici a inžinieri zapojili do experimentu ATLAS orientovanom na štúdium zrážok protónov a do experimentu ALICE, ktorý je orientovaný na štúdium zrážok ťažkých iónov. Experimentálne zariadenie ATLAS pozostáva zo zložitého súboru špecializovaných detektorov zostavených do valca s priemerom 25 m a dĺžkou 45m, ktorý je umiestnený v podzemnej jaskyni cca 100 m pod úrovňou terénu. Pracuje na ňom viac ako 3 tisíc vedcov z celého sveta. Výskumný program ATLAS obsahuje stovky rôznych fyzikálnych úloh. Jednou z kľúčových otázok, na ktorú hľadá experiment odpoveď, je experimentálne overenie existencie Higgsovej častice - chýbajúceho prvku súčasného modelu interakcie častíc. Ďalšími zaujímavými oblasťami je štúdium vlastností top kvarkov a hľadanie supersymetrie. Výsledky výskumu sú pravidelne prezentované v najvýznačnejších fyzikálnych časopisoch. Košickí fyzici zo SAV oboznamujú so svojou pracou aj slovenských študentov a širokú verejnosť na výstavách, prednáškach, populárne-vzdelávacích kurzoch a v médiách.

Kontakt pre ďalšie informácie: doc. RNDr. Dušan Bruncko, CSc., [email protected], tel.:055 7922217

Text: RNDr. Eduard Kladiva, CSc., ÚEF SAV

Foto: ATLAS, CERN


Prílohy:

Príloha

Dňa 18. júna 2012 o 11:07:47 CEST zaregistroval detektor ATLAS počas merania číslo 205113 reakciu, v ktorej sa mohol objaviť Higgsov bozón. Ten sa rozpadol na dve častice Z a tie následne na 2 elektróny (zvýraznené zelenou farbou) a 2 mióny (zobrazené červene). Vložený obrázok vpravo dole ukazuje, že všetky 4 leptóny vznikli v jednom vrchole, pochádzajú teda z jednej reakcie

Príloha

Výsledok hľadania Higgsovho bozónu predpovedaného Štandartným modelom v kombinácii rôznych kanálov rozpadu novej častice zaregistrovaných detektorom ATLAS.Maximum prípadov novej častice bolo pozorované pri hmotnosti častice m = 126,5 GeV, pravdepodobnosť, že ide o fluktuáciu pozadia, je nižšia ako 3.0 x 10-7 (c) 2012, Autorské práva SITA a.s a uvedené agentúry. Všetky práva vyhradené. Opätovné vydanie alebo rozširovanie obsahu tejto správy bez predchádzajúceho písomného súhlasu SITA a.s. a uvedených agentúr je výslovne zakázané.