Um caso do mais raro decaimento do bóson de Higgs foi registrado – isso pode mudar as ideias sobre o universo

“A descoberta do bóson de Higgs no Grande Colisor de Hádrons em 2012 foi a final de uma série de estudos que confirmaram a exatidão do Modelo Padrão. Todas as partículas fundamentais foram encontradas experimentalmente e suas características foram medidas e concordaram com a teoria. No entanto, permanecem pequenas discrepâncias entre teoria e prática, o que nos faz continuar experimentando, e isso é especialmente verdadeiro para uma partícula tão “jovem” como o bóson de Higgs.”

Fonte da imagem: ATLAS

Na conferência Physics of the Large Hadron Collider (LHCP), que começou recentemente, representantes das colaborações ATLAS e CMS contaram como descobriram em conjunto o evento mais raro – o decaimento do bóson de Higgs em um portador eletricamente neutro de interação fraca (Z-boson ) e um portador de força eletromagnética (fóton). O bóson de Higgs em colisões de partículas no acelerador pode decair ao longo de vários canais, e o decaimento em um bóson Z e um fóton na estrutura do Modelo Padrão é um evento muito, muito raro que deve acontecer com uma probabilidade de apenas 0,15%.

Deve-se dizer que nos dados do LHC, os cientistas ainda não viram o decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton, o que indiretamente confirma a raridade de tal fenômeno. Os dados combinados das equipes ATLAS e CMS coletados no LHC de 2013 a 2018, bem como o uso de aprendizado de máquina para procurar eventos de interesse, foram capazes de detectar o fenômeno.

Separadamente, a precisão estatística da detecção desse canal de decaimento nos dados do ATLAS foi de 2,2σ (sigma – desvio padrão) e nos dados do CMS foi de 2,6σ. Em suma, a significância estatística do evento atingiu um valor de 3,4σ, o que não foi suficiente para uma reivindicação de descoberta (isso requer um desvio de pelo menos 5 sigma), mas foi suficiente para confirmar o evento de maneira quase confiável.

Os cientistas confirmaram que o bóson de Higgs pode realmente decair em um bóson Z e um fóton. Observações posteriores de tal canal de decaimento confirmarão a física dentro da estrutura do Modelo Padrão ou lançarão dúvidas sobre sua integridade. Novas observações do bóson de Higgs serão realizadas no LHC modernizado, cujas capacidades foram aprimoradas em etapas e agora atingiram seu valor máximo – no ano passado, a energia de colisão foi aumentada para 13,6 TeV. Nos próximos anos, as estatísticas sobre o decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton serão coletadas e darão uma resposta clara à pergunta: entendemos a estrutura do nosso mundo ou não?