MỤC LỤC

Thứ Năm, 8 tháng 1, 2015

HIGGS BOSON 1.

CÁC BÀI VIẾT CHUYÊN ĐỀ



Trần hồng Cơ .
Ngày 08 tháng 7 năm 2012 .
Dịch , tổng hợp biên soạn và tham khảo tài liệu từ các nguồn 

1. Wikipedia .
2. The Encyclopedia of Science .
3. CERN .
4. ATLAS Experiments .
5. Compact Muon Solenoid CMS .
6. Scholarpedia .


 

1. HIGGS  boson .

Vài nét sơ lược về boson Higgs .
Trong Mô hình Chuẩn (Standard Model ) của vật lý hạt, boson Higgs là một hạt cơ bản cung cấp cho khối lượng các hạt cơ bản khác chẳng hạn như các hạt quark và electron thông qua cơ chế Higgs. Nó thuộc về một lớp của các hạt gọi là boson, đặc trưng bởi một giá trị số nguyên của số lượng tử spin của chúng. Các trường Higgs là một trường lượng tử có một giá trị khác không trong trạng thái cơ bản của nó. Boson Higgs là lượng tử của trường Higgs, cũng giống như photon là lượng tử của trường điện từ. Boson Higgs có một khối lượng lớn, đó là lý do tại sao một máy gia tốc năng lượng cao là cần thiết để quan sát nó. Hạt được đặt theo tên nhà vật lý người Anh Peter Higgs. Boson tên có nguồn gốc từ họ của Satyendra Nath Bose, một nhà vật lý và toán học Ấn Độ đã từng làm việc với Albert Einstein. [3] [4]
**************************************************************



Sự tồn tại của boson Higgs được dự đoán bởi mô hình chuẩn dùng để giải thích cơ chế tự phát phá vỡ đối xứng điện yếu (cơ chế Higgs) diễn ra trong tự nhiên, điều này cũng giải thích tại sao các hạt cơ bản khác có khối lượng. [2] Việc phát hiện có tính dự kiến ​​của boson Higgs có thể xác nhận tính hợp lệ của Mô hình Chuẩn này như một sự chính xác một cách cơ bản , vì nó là các hạt cơ bản cuối cùng được dự đoán bằng cách quan sát Mô hình Chuẩn đang được chờ đợi trong các thí nghiệm vật lý hạt [5]. Mô hình Chuẩn hoàn toàn sửa chữa được các tính chất của boson Higgs, ngoại trừ khối lượng của nó. Các nhà vật lý dự kiến boson Higgs ​​sẽ không có spin và không có điện hoặc màu sắc, và nó tương tác với các hạt khác thông qua sự tương tác yếu và các tương tác Yukawa giữa các fermion khác nhau và trường Higgs. Nguồn thay thế của cơ chế Higgs mà không cần đến các boson Higgs cũng có thể và sẽ được xem xét nếu sự tồn tại của boson Higgs đã được loại trừ. Chúng  được gọi là mô hình phi Higgs .

Trong tháng 12 năm 2011, hai thí nghiệm tại LHC (ATLAS và CMS) cả hai báo cáo độc lập dữ liệu của họ gợi ý đến một khả năng hạt Higgs có thể tồn tại với khối lượng khoảng 125 GeV/c2 (khoảng 133 khối lượng proton, thứ tự của 10 ^(- 25) kg), với khối lượng bên ngoài phạm vi 115-130 GeV/c2 rất có khả năng được loại trừ. [8] [9] [10] [11] [12]
Ngày 04 tháng bảy 2012, CERN đã khẳng định mức dấu liệu "năm sigma"  là cần thiết để đưa ra một phát hiện chính thức về một hạt là "phù hợp với các boson Higgs", CERN thừa nhận rằng công trình tiếp tục sẽ rất cần thiết để kết luận rằng  thực sự là có boson Higgs hay không , rằng có sự dự đoán về định tính  lý thuyết của boson Higgs, và nói một cách chính xác thì phiên bản nào của Mô hình Chuẩn sẽ hỗ trợ tốt nhất nếu các công trình này được xác nhận [2] [13] [14] [15] [16]


References-Tham chiếu .

  1. ^ a b c d e "CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson". CERN press release. 4 July 2012. Retrieved 4 July 2012.
  2. ^ a b c Taylor, Lucas (2012-07-04). "Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV". CMS Public Website. CERN.
  3. ^ a b c "Latest Results from ATLAS Higgs Search". ATLAS. 2012-07-04. Retrieved 2012-07-04.
  4. ^ a b "The Higgs boson: Why scientists hate that you call it the 'God particle'". National Post. 14 December 2011.
  5. ^ http://www.ua.ac.be/main.aspx?c=nick.vanremortel&n=14&pid=26055&more=0
  6. ^ "What to call the particle formerly known as Higgs - 23 March 2012". New Scientist. Retrieved 2012-07-05.
  7. ^ Griffiths, David (2008). "12.1 The Higgs Boson". Introduction to Elementary Particles (Second, Revised ed.). Wiley-VCH. p. 403. ISBN 978-3-527-40601-2. "The Higgs particle is the only element in the Standard Model for which there is as yet no compelling experimental evidence."
  8. ^ Lee, Benjamin W.; Quigg, C.; Thacker, H. B. (1977). "Weak interactions at very high energies: The role of the Higgs-boson mass". Physical Review D 16 (5): 1519–1531. Bibcode 1977PhRvD..16.1519L. DOI:10.1103/PhysRevD.16.1519.
  9. ^ "Huge $10 billion collider resumes hunt for 'God particle' - CNN.com". CNN. 11 November 2009. Retrieved 4 May 2010.
  10. ^ Video (04:38) – CERN Announcement (4 July 2012) Of Higgs Boson Discovery.
  11. ^ Overbye, Dennis (July 4, 2012). "A New Particle Could Be Physics’ Holy Grail". New York Times. Retrieved July 4, 2012.
  12. ^ Goldstone, J; Salam, Abdus; Weinberg, Steven (1962). "Broken Symmetries". Physical Review 127 (3): 965–970. Bibcode 1962PhRv..127..965G. DOI:10.1103/PhysRev.127.965.
  13. ^ Anderson, P. (1963). "Plasmons, gauge invariance and mass". Physical Review 130: 439. Bibcode 1963PhRv..130..439A. DOI:10.1103/PhysRev.130.439.
  14. ^ Englert, François; Brout, Robert (1964). "Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons". Physical Review Letters 13 (9): 321–23. Bibcode 1964PhRvL..13..321E. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.321.
  15. ^ Higgs, Peter (1964). "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons". Physical Review Letters 13 (16): 508–509. Bibcode 1964PhRvL..13..508H. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508.
  16. ^ Guralnik, Gerald; Hagen, C. R.; Kibble, T. W. B. (1964). "Global Conservation Laws and Massless Particles". Physical Review Letters 13 (20): 585–587. Bibcode 1964PhRvL..13..585G. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.585.
  17. ^ G.S. Guralnik (2011). "GAUGE INVARIANCE AND THE GOLDSTONE THEOREM – 1965 Feldafing talk". Modern Physics Letters A 26 (19): 1381–1392. arXiv:1107.4592v1. Bibcode 2011MPLA...26.1381G. DOI:10.1142/S0217732311036188.
  18. ^ Higgs, Peter (1966). "Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons". Physical Review 145 (4): 1156–1163. Bibcode 1966PhRv..145.1156H. DOI:10.1103/PhysRev.145.1156.
  19. ^ S.L. Glashow (1961). "Partial-symmetries of weak interactions". Nuclear Physics 22 (4): 579–588. Bibcode 1961NucPh..22..579G. DOI:10.1016/0029-5582(61)90469-2.
  20. ^ S. Weinberg (1967). "A Model of Leptons". Physical Review Letters 19 (21): 1264–1266. Bibcode 1967PhRvL..19.1264W. DOI:10.1103/PhysRevLett.19.1264.
  21. ^ A. Salam (1968). N. Svartholm. ed. Elementary Particle Physics: Relativistic Groups and Analyticity. Eighth Nobel Symposium. Stockholm: Almquvist and Wiksell. pp. 367.
  22. ^ Physical Review Letters – 50th Anniversary Milestone Papers. Physical Review Letters.
  23. ^ "American Physical Society — J. J. Sakurai Prize Winners".
  24. ^ Merali, Zeeya (4 August 2010). "Physicists get political over Higgs". Nature Magazine. Retrieved 28 December 2011.
  25. ^ G.S. Guralnik (2009). "The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles". International Journal of Modern Physics A 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode 2009IJMPA..24.2601G. DOI:10.1142/S0217751X09045431.
  26. ^ Guralnik (11 October 2011). "Guralnik, G.S. The Beginnings of Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics. Proceedings of the DPF-2011 Conference, Providence, RI, 8–13 August 2011". arXiv:1110.2253v1 [physics.hist-ph].
  27. ^ a b "LEP Electroweak Working Group".
  28. ^ S. Dimopoulos and Leonard Susskind (1979). "Mass Without Scalars". Nuclear Physics B 155: 237–252. Bibcode 1979NuPhB.155..237D. DOI:10.1016/0550-3213(79)90364-X.
  29. ^ C. Csaki and C. Grojean and L. Pilo and J. Terning (2004). "Towards a realistic model of Higgsless electroweak symmetry breaking". Physical Review Letters 92 (10): 101802. arXiv:hep-ph/0308038. Bibcode 2004PhRvL..92j1802C. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.101802. PMID 15089195.
  30. ^ L. F. Abbott and E. Farhi (1981). "Are the Weak Interactions Strong?". Physics Letters B 101: 69. Bibcode 1981PhLB..101...69A. DOI:10.1016/0370-2693(81)90492-5.
  31. ^ Bilson-Thompson, Sundance O.; Markopoulou, Fotini; Smolin, Lee (2007). "Quantum gravity and the standard model". Class. Quantum Grav. 24 (16): 3975–3993. arXiv:hep-th/0603022. Bibcode 2007CQGra..24.3975B. DOI:10.1088/0264-9381/24/16/002.
  32. ^ a b W.-M. Yao et al. (2006). Searches for Higgs Bosons "Review of Particle Physics". Journal of Physics G 33: 1. arXiv:astro-ph/0601168. Bibcode 2006JPhG...33....1Y. DOI:10.1088/0954-3899/33/1/001.
  33. ^ "CERN management confirms new LHC restart schedule". CERN Press Office. 9 February 2009. Retrieved 10 February 2009.
  34. ^ "CERN reports on progress towards LHC restart". CERN Press Office. 19 June 2009. Retrieved 21 July 2009.
  35. ^ "Interim Summary Report on the Analysis of the 19 September 2008 Incident at the LHC" (PDF). CERN. 15 October 2008. EDMS 973073. Retrieved 2009-09-28.
  36. ^ "CERN releases analysis of LHC incident" (Press release). CERN Press Office. 16 October 2008. Retrieved 2009-09-28.
  37. ^ "LHC to restart in 2009" (Press release). CERN Press Office. 5 December 2008. Retrieved 8 December 2008.
  38. ^ a b T. Aaltonen (CDF and DØ Collaborations) (2010). "Combination of Tevatron searches for the standard model Higgs boson in the W+W− decay mode". Physical Review Letters 104 (6). arXiv:1001.4162. Bibcode 2010PhRvL.104f1802A. DOI:10.1103/PhysRevLett.104.061802.
  39. ^ a b "Fermilab experiments narrow allowed mass range for Higgs boson". Fermilab. 26 July 2010. Retrieved 26 July 2010.
  40. ^ a b The CDF & D0 Collaborations (27 July 2011). "Combined CDF and D0 Upper Limits on Standard Model Higgs Boson Production with up to 8.6 fb-1 of Data". arXiv:1107.5518 [hep-ex].
  41. ^ "''CERN Bulletin'' Issue No. 18–20/2010 – Monday 3 May 2010". Cdsweb.cern.ch. 3 May 2010. Retrieved 7 December 2011.
  42. ^ a b "Combined Standard Model Higgs Boson Searches in pp Collisions at root-s = 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC". 24 July 2011. ATLAS-CONF-2011-112.
  43. ^ a b "Search for standard model Higgs boson in pp collisions at sqrt{s}=7 TeV". 23 July 2011. CMS-PAS-HIG-11-011.
  44. ^ a b "ATLAS experiment presents latest Higgs search status". CERN. 13 December 2011. Retrieved 13 December 2011.
  45. ^ a b "CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011". CERN. 13 December 2011. Retrieved 13 December 2011.
  46. ^ LHC: Higgs boson 'may have been glimpsed' – BBC News, 13 December 2011 – "two experiments at the LHC see hints of the Higgs at the same mass, fuelling huge excitement" ... "the simple fact that both Atlas and CMS seem to be seeing a data spike at the same mass has been enough to cause enormous excitement in the particle physics community."
  47. ^ a b "Search for Higgs bosons of the minimal supersymmetric standard model in p-p collisions at sqrt(s)=1.96 TeV". DØ Collaboration. 22 December 2011. Retrieved 23 December 2011.
  48. ^ CERN press release #25.11, 13 December 2011 – "the statistical significance is not large enough to say anything conclusive. As of today what we see is consistent either with a background fluctuation or with the presence of the boson. Refined analyses and additional data delivered in 2012 by this magnificent machine will definitely give an answer"
  49. ^ a b ATLAS Collaboration (2 July 2012). "Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector". arXiv:1207.0319 [hep-ex].
  50. ^ a b "Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle". Fermilab press room. 2 July 2012. Retrieved 2 July 2012.
  51. ^ a b The CDF & D0 Collaborations (2 July 2012). "Updated Combination of CDF and D0 Searches for Standard Model Higgs Boson Production with up to 10.0 fb-1 of Data". arXiv:1207.0449 [hep-ex].
  52. ^ "Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012". Indico.cern.ch. 22 June 2012. Retrieved 4 July 2012.
  53. ^ "CERN to give update on Higgs search". CERN. 22 June 2012. Retrieved 2 July 2011.
  54. ^ "Higgs boson particle results could be a quantum leap". Times LIVE. 28 June 2012. Retrieved 4 July 2012.
  55. ^ CERN prepares to deliver Higgs particle findings – Australian Broadcasting Corporation – Retrieved 4 July 2012.
  56. ^ "Mass hysteria! Science world buzzing over rumours the elusive 'God Particle' has finally been found- dailymail.co.uk". Mail Online. 24 April 2011. Retrieved 24 April 2011.
  57. ^ Brumfiel, Geoff (2011). "The collider that cried 'Higgs'". Nature. Bibcode 2011Natur.473..136B. DOI:10.1038/473136a.
  58. ^ Butterworth, Jon (24 April 2011). "The Guardian, "Rumours of the Higgs at ATLAS"". Guardian. Retrieved 7 December 2011.
  59. ^ a b Rincon, Paul (24 July 2011). "Higgs boson 'hints' also seen by US lab". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
  60. ^ "Combined Standard Model Higgs Boson Searches in pp Collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC" ATLAS Note (24 July 2011) (pdf) The ATLAS Collaboration. Retrieved 26 July 2011.
  61. ^ Ghosh, Pallab (22 August 2011). "Higgs boson range narrows at European collider". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
  62. ^ Brumfiel, Geoff (18 November 2011). "Higgs hunt enters endgame". Nature News. Retrieved 22 November 2011.
  63. ^ "ATLAS and CMS experiments submit Higgs search papers" (Press release). CERN Press Release. 7 February 2012. Retrieved 3 July 2012.
  64. ^ ATLAS Collaboration; Abbott, B.; Abdallah, J.; Abdel Khalek, S.; Abdelalim, A.A.; Abdesselam, A.; Abdinov, O.; Abi, B. et al. (2012). "Combined search for the Standard Model Higgs boson using up to 4.9 fb-1 of pp collision data at s=7 TeV with the ATLAS detector at the LHC". Physics Letters B 710 (1): 49–66. arXiv:1202.1408. DOI:10.1016/j.physletb.2012.02.044.
  65. ^ CMS Collaboration; Khachatryan, V.; Sirunyan, A.M.; Tumasyan, A.; Adam, W.; Bergauer, T.; Dragicevic, M.; Erö, J. et al. (2012). "Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at s=7 TeV". Physics Letters B 710 (1): 26–48. arXiv:1202.1488. DOI:10.1016/j.physletb.2012.02.064.
  66. ^ Higgs boson coming into focus, say scientists (+video). CSMonitor.com (7 March 2012). Retrieved on 9 March 2012.
  67. ^ Lemonick, Michael D.. (22 February 2012) Higgs Boson: Found at Last?. TIME. Retrieved on 9 March 2012.
  68. ^ "Tevatron experiments report latest results in search for Higgs". 7 March 2012.
  69. ^ Overbye, Dennis (7 March 2012). "Data Hint at Hypothetical Particle, Key to Mass in the Universe". NYT. Retrieved 7 March 2012.
  70. ^ a b c Sample, Ian (29 May 2009). "Anything but the God particle". London: The Guardian. Retrieved 24 June 2009.
  71. ^ a b c Leon M. Lederman and Dick Teresi (1993). The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question. Houghton Mifflin Company.
  72. ^ a b Sample, Ian (3 March 2009). "Father of the God particle: Portrait of Peter Higgs unveiled". London: The Guardian. Retrieved 24 June 2009.
  73. ^ Key scientist sure "God particle" will be found soon Reuters news story. 7 April 2008.
  74. ^ "Interview: the man behind the 'God particle'", New Scientist 13 Sept., 2008, pp. 44–5
  75. ^ Alister McGrath, Higgs boson: the particle of faith, The Daily Telegraph, Published 15 December 2011, Retrieved 15 December 2011.
  76. ^ Sample, Ian (12 June 2009). "Higgs competition: Crack open the bubbly, the God particle is dead". The Guardian (London). Retrieved 4 May 2010.



2. Tính chất lý thuyết -
Cơ chế Higgs
Tóm tắt sự tương tác giữa các hạt được mô tả bởi mô hình tiêu chuẩn SM .

2.1 Mô hình Chuẩn dự đoán sự tồn tại của một trường , được gọi là trường Higgs, trong đó có một biên độ khác-không (non-zero amplitude) ở trạng thái cơ bản của nó, tức là một giá trị kỳ vọng chân -không khác-không (non-zero vacuum expectation value). Sự tồn tại của giá trị kỳ vọng chân không khác-không này một cách tự nhiên phá vỡ tính đối xứng chuẩn điện yếu mà nó lần lượt cung cấp cho việc phát sinh cơ chế Higgs. Nó là quá trình đơn giản có khả năng chuyển khối lượng đến các boson trong khi vẫn tương thích với lý thuyết gauge.  Trường này có thể được hình dung như là một bể chứa  mật đường "cản trở"  các hạt cơ bản không có khối lượng đi qua trường này, chuyển đổi chúng thành các hạt có khối lượng mà cấu tạo nên các thành phần của các nguyên tử. Lượng tử của nó sẽ là một boson vô hướng, được gọi là boson Higgs.
Tổng quan về  tương tác giữa các hạt theo Mô hình Chuẩn (SM)
2.2 Trong Mô hình Chuẩn, các trường Higgs bao gồm hai trường trung hòa và hai trường tích điện thành phần . Cả hai trường tích điện và một trong hai trường trung hòa là những boson Goldstone ,  hoạt động như các thành phần phân cực theo chiều dọc thứ ba của các boson lớn W  +, W-, ​​và Z . Các lượng tử của các thành phần trung hòa còn lại tương ứng với (và về mặt lý thuyết được thực hiện như) boson Higgs lớn , vì trường Higgs là một trường vô hướng, các boson Higgs không có spin . Boson Higgs là phản hạt riêng của mình và là CP-chẵn , không tích điện và màu sắc.
Mô hình Chuẩn không dự đoán khối lượng của boson Higgs.  Nếu khối lượng đó là từ 115 đến 180 GeV/c^2, thì Mô hình Chuẩn có thể đạt giá trị ở mức năng lượng theo tất cả các mức lên đến 1016 TeV (thang Planck ) .

2.3 Nhiều nhà lý thuyết hy vọng ngành vật lý mới có thể vượt xa khỏi Mô hình Chuẩn để nêu bật được mức năng lượng TeV , dựa trên những tính chất không thỏa mãn của Mô hình Chuẩn. Mức khối -lượng -cao -nhất -có -thể cho phép các xuất hiện boson Higgs (hay một số cơ chế phá vỡ đối xứng điện yếu  khác ) là 1,4 TeV ; vượt quá điểm này, Mô hình Chuẩn trở nên không phù hợp và không có cơ chế như vậy,  vì tính đơn nhất bị vi phạm trong quá trình tán xạ  .

Sự phân rã boson Higgs ( theo ATLAS)

Về lý thuyết, khối lượng của boson Higgs có thể được ước tính một cách gián tiếp.  Trong Mô hình Chuẩn, các boson Higgs có một số ảnh hưởng gián tiếp ; đáng chú ý nhất, các vòng lặp Higgs dẫn đến các điều chỉnh nhỏ về khối lượng của boson W và Z.
Phép đo chính xác các thông số điện yếu, chẳng hạn như hằng số Fermi và khối lượng của boson W / Z, có thể được sử dụng để ràng buộc khối lượng của hạt Higgs. Tính đến tháng 7 năm 2011, các phép đo  điện yếu chính xác cho chúng ta biết rằng khối lượng của boson Higgs là thấp hơn khoảng 161 GeV/c^2 với độ tin cậy 95% (CL). Cận trên này tăng đến 185 GeV/c^2 khi bao gồm cả cận dưới LEP-2 trực tiếp là 114,4 GeV/c^2.
Những hạn chế gián tiếp này dựa trên giả định rằng Mô hình Chuẩn là chính xác. Tuy nhiên vẫn có thể khám phá ra một boson Higgs ở trên mức 185 GeV/c^2 nếu nó được đi kèm với các hạt khác ngoài những dự đoán của Mô hình Chuẩn.
2.4  Mô hình Chuẩn tối thiểu như mô tả ở trên chỉ có thể chứa  một bộ đôi phức tạp isospin Higgs (đẳng spin), tuy nhiên cũng có thể có một bộ phận Higgs mở rộng với bộ đôi hoặc bộ ba bổ sung .
Bộ phận phi tối thiểu Higgs được các nhà vật lý hạt ưa chuộng bởi lý thuyết là các mô hình bộ đôi Higgs-kép (two-Higgs-doublet models : 2HDM), trong đó dự đoán sự tồn tại của một bộ năm của các hạt vô hướng: hai CP-chẵn trung hòa boson Higgs h0 và H0, một CP-lẻ trung hòa boson Higgs A0, và hai hạt Higgs tích điện H ±.
Phương pháp cơ bản  để phân biệt các biến thể khác nhau của các mô hình 2HDM và SM -tối- thiểu liên quan đến liên kết của chúng và tỷ lệ phân nhánh của sự phân rã hạt Higgs. Cái gọi là mô hình loại I gồm có một bộ đôi Higgs nối với 2 quark ( up-quark , down-quark) , trong khi bộ đôi thứ hai thì không nối với các quark. Mô hình này có hai giới hạn thú vị, trong đó boson Higgs nhẹ nhất không có liên kết với  fermion (fermio-phobic) hoặc boson gauge (gauge-phobic). Trong 2HDM Type-II, một bộ đôi Higgs  chỉ liên kết với các loại hạt up-quark , trong khi các bộ đôi Higgs khác chỉ liên kết với loại hạt down-quark .
Nhiều phần mở rộng Mô hình Chuẩn, bao gồm siêu đối xứng (supersymmetry : SUSY ), thường chứa một phần mở rộng của Higgs. Nhiều mô hình siêu đối xứng tiên đoán rằng boson Higgs nhẹ nhất sẽ có khối lượng chỉ hơi trên mức giới hạn thực nghiệm hiện tại một chút , khoảng 120 GeV/c^2 hoặc ít hơn. Rất nhiều nghiên cứu về mô hình tiêu chuẩn tối thiểu siêu đối xứng (Minimal Supersymmetric Standard Model : MSSM) thuộc về các lớp mô hình với bộ phận Type-II hai bộ đôi Higgs , và có thể được loại ra bằng cách quan sát  một boson Higgs thuộc lớp 2HDM Type-I.
Sơ đồ Feynman hiển thị hai cách Higgs boson có thể được tạo ra tại LHC. Bên trái: hai gluon chuyển đổi về top / các cặp anti-top quarks. Bên phải: hai quark2 phát ra W, Z boson.




3. Cơ chế thay thế cho sự phá vỡ đối xứng điện yếu - Mô hình phi Higgs  (Higgsless)


Trong những năm kể từ khi trường Higgs và boson đã được đưa ra , một số mô hình thay thế đã được đề xuất để từ đó cơ chế Higgs có thể được nhận ra. Boson Higgs tồn tại trong một số mô hình , nhưng không phải là tất cả xét về mặt lý thuyết. Ví dụ, nó tồn tại trong Mô hình Chuẩn (SM) và phần mở rộng như mô hình siêu đối xứng chuẩn tối thiểu (MSSM : Minimal Supersymmetric Standard Model ) nhưng nó không được dự kiến ​​rằng sẽ tồn tại trong các mô hình thay thế như mô hình đa sắcTechnicolor. Mô hình không chứa  trường Higgs hoặc boson Higgs được gọi là mô hình phi Higgs ( Higgsless ) .
Trong các mô hình này , tương tác động lực  mạnh hơn là trường bổ sung ( trường Higgs) sinh ra giá trị kỳ vọng chân không khác 0 mà nó phá vỡ  tính đối xứng điện yếu. Một phần danh sách các cơ chế thay thế này  gồm :

    3.1  Đa sắc (Technicolor ) , [29] một lớp các mô hình thử nghiệm giả các tính chất động lực của lực mạnh như là một cách phá vỡ đối xứng điện yếu.
    3.2  Mô hình Higgsless nhiều chiều nơi vai trò của trường Higgs được mô tả bởi các thành phần thứ năm của trường gauge [30].
    3.3  Mô hình Abbott-Farhi tổng hợp vector boson W và Z [31].
    3.4  Lý thuyết top-quark ngưng tụ , trong đó một trường vô hướng cơ bản Higgs được thay thế bằng một trường tổng hợp bao gồm các top-quark và antiquark của nó.
    3.5  Mô hình thắt về các hạt theo Mô hình Chuẩn do Sundance Bilson-Thompson đề xuất , tương thích với lực hấp dẫn lượng tử vòng và các lý thuyết tương tự. [32]

Mục tiêu của thí nghiệm LHC và Tevatron là để phân biệt giữa các mô hình này và xác định xem liệu boson Higgs có tồn tại hay không.


4. Tìm kiếm thử nghiệm  .

Phần tài liệu này là một sự kiện hiện tại. Thông tin có thể thay đổi nhanh chóng khi sự kiện tiến triển. (Tháng 7 năm 2012)

Giống như các hạt có khối lượng khác  (ví dụ như quark, W và Z boson), boson Higgs tạo ra trong các máy gia tốc hạt phân rã từ lâu trước khi chúng đến được các máy dò. Tuy nhiên, mô hình tiêu chuẩn  dự báo chính xác các phương thức có thể phân rã và xác suất của chúng . Điều này cho phép tạo ra một boson Higgs được hiển thị bằng cách kiểm tra cẩn thận các sản phẩm phân hủy của các va chạm . Do đó, tìm kiếm thử nghiệm bắt đầu vào những năm 1980 với sự hoạt động của các máy gia tốc hạt đủ mạnh để cung cấp bằng chứng liên quan đến boson Higgs.

Tình hình nghiên cứu boson Higgs vào tháng 3 năm 2011. Phần màu đã được loại ra các khoảng tin cậy đã nêu bằng cách đo gián tiếp và các thí nghiệm LEP (màu xanh) hoặc bởi các thí nghiệm Tevatron (màu cam).

4.1  Trước năm 2000, các dữ liệu thu thập được tại Máy Va chạm Electron-Positron  (Large Electron–Positron Collider  : LEP) tại CERN đã cho phép một thí nghiệm cấp thấp  được thiết lập cho khối lượng của hạt Higgs boson ở Mô hình Chuẩn (SM : Standard Model) 114,4 GeV/c^2  với độ tin cậy 95% (confidence level : CL). Thí nghiệm tương tự cũng đã tạo ra một số các sự kiện có thể được hiểu là kết quả từ boson Higgs với một khối lượng chỉ ở  khoảng 115 GeV - nhưng số lượng các sự kiện này là không đủ để rút ra kết luận xác định về boson Higgs [32].  LEP là đóng cửa vào năm 2000 để xây dựng  Máy va chạm Hadron  (Large Hadron Collider  : LHC).

4.2  Những hoạt động đầy đủ tại LHC đã bị trì hoãn 14 tháng sau thử nghiệm thành công ban đầu của nó vào ngày 10 tháng chín năm 2008, cho đến giữa tháng 11 năm 2009, [33] [34] sau sự kiện  một nam châm bị chập chín ngày từ khi được kiểm tra chức năng gây ra  hư hỏng trên 50 nam châm siêu dẫn khác và tạo ra ô nhiễm các hệ thống chân không [35] Sự kiện bị chập này do một kết nối điện bị lỗi và phải sửa chữa mất vài tháng. [36] [37] các phát hiện lỗi về hệ thống điện và chập các hệ thống đã được xử lý nhanh chóng cũng đã được nâng cấp sau đó .


D0 được xây dựng, lắp đặt hệ thống theo dõi trung tâm
Phòng điều khiển D0


4.3  Ở trung tâm Tevatron Fermilab, cũng đã có các thí nghiệm liên tục tìm kiếm boson Higgs. Tháng 7 năm 2010, dữ liệu kết hợp từ CDF và làm thí nghiệm D0 tại Tevatron đủ để loại trừ các boson Higgs trong khoảng 158-175 GeV/c^2 với độ tin cậy  CL 95% [38] [39]. Kết quả sơ bộ của tháng 7 năm 2011 mở rộng loại trừ khu vực phạm vi 156-177 GeV/c^2 với CL 95%. [40]

4.4  Việc thu thập và phân tích dữ liệu tìm kiếm các boson Higgs được tăng cường từ 30 Tháng Ba 2010, khi LHC bắt đầu hoạt động ở mức 3,5 TeV. [41] kết quả sơ bộ từ các thí nghiệm ATLAS và CMS tại LHC là tháng 7 năm 2011 loại trừ một Higgs boson Mô hình Chuẩn  trong phạm vi khối lượng155-190 GeV/c^2 [42] và 149-206 GeV/c^2, [43] tương ứng, ở CL 95%. Tất cả các khoảng tin cậy trên được bắt nguồn bằng cách sử dụng phương pháp CLS.


4.5  Tính đến tháng 12 năm 2011 việc tìm kiếm đã thu hẹp ở khu vực khoảng 115-130 GeV với trọng tâm cụ thể khoảng 125 GeV nơi mà các thí nghiệm  tại ATLAS và CMS  báo cáo độc lập về  việc tiến hành sự kiện, [44] [45] cho rằng một số cao hơn kỳ vọng các mẫu hạt tương thích với sự phân rã của một boson Higgs đã được phát hiện trong một khoảng năng lượng. Các dữ liệu là không đủ để cho thấy có hay không có những số vượt quá căn cứ theo sự biến động của bối cảnh (tức là cơ hội ngẫu nhiên hoặc do các nguyên nhân khác), và ý nghĩa thống kê của nó không đủ lớn để rút ra kết luận nào được nêu ra hoặc thậm chí được chính thức xem như là một "quan sát", nhưng trên thực tế, với hai thí nghiệm độc lập thì cả hai thể hiện tính vượt quá ở gần như cùng một khối lượng ; điều này dẫn đến sự phấn khích đáng kể trong cộng đồng vật lý hạt. [46]

4.6  Ngày 22 tháng 12, 2011, D0 Collaboration cũng báo cáo về những hạn chế về các boson Higgs trong mô hình tối thiểu tiêu chuẩn siêu đối xứng (MSSM) - một phần mở rộng Mô hình Chuẩn .  Va chạm proton-phản proton (pp) với năng lượng ở khối tâm là 1,96 TeV đã cho phép họ thiết lập một cận  trên đối với việc tạo ra Higgs boson trong MSSM  từ 90-300 GeV, và việc loại trừ tanβ> 20-30 cho khối lượng của các Higgs boson dưới 180 GeV (tanβ là tỷ lệ của giá trị kỳ vọng chân không của hai  bộ đôi Higgs ) [47].

Do đó vào cuối Tháng Mười Hai 2011, nhiều người trông đợi rằng LHC sẽ cung cấp dữ liệu đủ để loại trừ hoặc xác nhận sự tồn tại của boson Higgs Standard Model vào trước cuối năm 2012, khi 2012 dữ liệu mới  về vụ va chạm (tại mức năng lượng 8 TeV ) đã được kiểm tra. [48]

4.7  Ngày 02 tháng bảy 2012,  ATLAS Collaboration xuất bản một văn kiện phân tích bổ sung vào dữ liệu  năm 2011 của họ, trong đó loại ra phạm vi khối lượng của boson từ 111,4 GeV đến 116,6GeV  , từ 119,4 GeV đến 122,1 GeV, và từ 129,2 GeV đến 541 GeV. ATLAS quan sát thấy sự dôi ra các sự kiện tương ứng với các giả thuyết boson Higgs khoảng 126 GeV với một ý nghĩa địa phương là 2,9 sigma [49] Cùng ngày, các cơ quan hợp tác D0 và CDF công bố những phân tích sâu hơn, làm tăng thêm niềm tin của giới quan sát . Tầm quan trọng của sự dư thừa ở mức năng lượng từ 115-140 GeV hiện tại , định lượng với  độ lệch chuẩn là 2,9 , tương ứng với khả năng từ 1 trong 550 căn cứ theo biến đổi thống kê. Tuy nhiên, điều này vẫn giảm đi độ tin cậy sigma 5, do đó kết quả của thí nghiệm LHC là rất cần thiết để thiết lập một khám phá. Họ loại trừ phạm vi khối lượng Higgs từ 100-103 và 147-180 GeV. [50] [51]


4.8  Ngày 22 Tháng Sáu 2012 CERN công bố một hội thảo sắp tới bao gồm kết quả dự kiến ​​năm 2012, [52] [53] và ngay sau đó tin đồn bắt đầu lan rộng trên các phương tiện truyền thông rằng điều này sẽ bao gồm một thông báo quan trọng, nhưng không rõ liệu điều này sẽ là một tín hiệu mạnh hơn hay một phát hiện chính thức [54] [55] . Ngày 04 tháng bảy năm 2012 CMS công bố phát hiện của boson với khối lượng 125,3 ± 0,6 GeV/c^2 một ý nghĩa thống kê là 4,9 sigma, [2] và theo ATLAS thì boson có khối lượng ~ 126,5 GeV/c^22  ở mức 5 sigma [3]. Điều này đáp ứng các cấp độ chính thức cần thiết để thông báo một hạt mới là "phù hợp với" boson Higgs , nhưng các nhà khoa học vẫn không tích cực xác định nó như là các boson Higgs, trong khi chờ thu thập và phân tích dữ liệu khác  [1]



5. Mốc thời gian về bằng chứng thực nghiệm

    Tất cả các kết quả tham khảo với Standard Model Higgs boson, trừ khi có quy định khác.
    


5.1  Từ 2000-2004 - bằng cách sử dụng dữ liệu thu thập được trước năm 2000,  năm 2003-2004 Phòng thí nghiệm Large Electron-Positron Collider xuất bản văn kiện thiết lập cận dưới đối với các boson Higgs là 114,4 GeV/c2 ở cấp độ tin cậy 95% (CL), với một số lượng nhỏ các sự kiện khoảng 115 GeV [32].

5.2  Tháng 7 năm 2010 - dữ liệu từ thí nghiệm ở CDF (Fermilab) và D0 (Tevatron)  loại ra các boson Higgs trong khoảng 158-175 GeV/c^2  với  CL 95% [38] [39].

5.3   Ngày  24 tháng tư 2011 - phương tiện truyền thông báo cáo "tin đồn" của một tìm thấy hạt Higgs [56] những điều này bị vạch trần vào tháng 5 năm 2011 [57] . Đây không phải là một trò lừa bịp, nhưng đã được dựa trên kết quả không chính thức, chưa được xem xét [58].

5.4  Ngày 24 tháng 7 năm 2011 - LHC báo cáo có thể có dấu hiệu của hạt, ATLAS lưu ý với kết luận: "Trong phạm vi khối lượng thấp (khoảng 120-140 GeV) việc dôi ra các sự kiện với ý nghĩa khoảng 2,8 sigma với kỳ vọng bối cảnh được quan sát thấy" và các báo cáo của BBC cho rằng, "sự kiện hạt thú vị tại một khối lượng từ 140 và 145 GeV" đã được tìm thấy [59] [60] Những phát hiện này được lặp đi lặp lại ngay sau đó bởi các nhà nghiên cứu tại Tevatron với một phát ngôn viên nói rằng: "Có một số điều hấp dẫn đang xảy ra xung quanh một khối lượng của 140GeV đến 145GeV  "[59]
Ngày 22 Tháng 8 năm 2011 có thông tin báo cáo rằng những kết quả bất thường đã trở thành không ý nghĩa về sự bao gồm nhiều dữ liệu hơn từ ATLAS và CMS , và sự tồn tại của hạt đã được xác nhận bởi LHC va chạm 95% CL  giữa 145-466 GeV (ngoại trừ một vài cá biệt khoảng 250 GeV). [61]
  Ngày  23- 24 Tháng Bảy 2011 - kết quả sơ bộ của LHC loại ra các phạm vi 155-190 GeV/c^2 (ATLAS) [42] và 149-206 GeV/c^2 (CMS) [43] với CL 95%.
  Ngày  27 Tháng 7 2011 -  các kết quả  của CDF / D0 sơ bộ mở rộng phạm vi loại trừ đến 156-177 GeV/c2 tại CL 95% [40].

5.5   Ngày  18 Tháng Mười Một năm 2011 - một phân tích kết hợp dữ liệu ATLAS và CMS tiếp tục thu hẹp khoảng cho các giá trị được phép của khối lượng Higgs boson là 114-141 GeV [62].
   Ngày 13 tháng 12 năm 2011 - kết quả thực nghiệm đã được công bố từ thí nghiệm ATLAS và CMS, chỉ ra rằng nếu boson Higgs tồn tại, khối lượng của nó được giới hạn trong phạm vi 116-130 GeV (ATLAS) hoặc 115-127 GeV (CMS), với khối lượng khác bị loại trừ ở CL 95%.  các sự kiện dôi ra được quan sát ở khoảng 124 GeV (CMS) và 125-126 GeV (ATLAS) là phù hợp với sự tồn tại tín hiệu của một Higgs boson, nhưng cũng phù hợp với biến động về bối cảnh . Các ý nghĩa thống kê toàn cầu về sự dôi ra 1,9 sigma (CMS) và 2,6 sigma (ATLAS) sau khi sửa chữa cho thấy cái nhìn  về tính hiệu lực ở những nơi khác  [44] [45].

Ngày 22 tháng 2011 - Cơ quan hợp tác D0 cũng đặt ra những giới hạn về khối lượng Higgs boson trong mô hình tối thiểu tiêu chuẩn siêu đối xứng (Minimal Supersymmetric Standard Model : MSSM -một phần mở rộng của mô hình tiêu chuẩn), với một cận trên đối với sự tạo ra hạt từ 90-300 GeV, và loại trừ tanβ> 20-30 đối với khối lượng boson Higgs dưới 180 GeV  với CL 95%. [47]
Ngày 7 tháng 2 năm 2012 - cập nhật kết quả tháng mười hai, các thí nghiệm ATLAS và CMS đã hạn chế các Mô hình Chuẩn của Higgs boson, nếu nó tồn tại, ở phạm vi 116-131 GeV và 115-127 GeV, tương ứng, với ý nghĩa thống kê tương tự như trước đây [63. ] [64] [65]

Boson Higgs dự báo phân rã thành 4 electron được ghi lại bởi ATLAS trong năm 2012.
5.6  Ngày  07 tháng 3 năm 2012 - Cơ quan hợp tác D0 và CDF thông báo rằng họ tìm thấy những sự dôi ra có thể được hiểu là đến từ một boson Higgs với khối lượng trong khoảng từ 115 đến 135 GeV/c^2 trong mẫu đầy đủ dữ liệu từ Tevatron. Tầm quan trọng của sự dôi ra được xác định với  độ lệch chuẩn  2.2 , tương ứng với khả năng 1 trong 250 căn cứ theo biến đổi thống kê. Việc này có một ý nghĩa thấp hơn, nhưng lại phù hợp và độc lập với các dữ liệu ATLAS và CMS tại LHC [66] [67] Kết quả mới này cũng mở rộng phạm vi giá trị của hạt Higgs có khối lượng bị loại trừ bởi các thí nghiệm Tevatron tại CL 95%, trở thành 147-179 GeV/c^2. [68] [69]

5.8   Ngày 02 tháng 7 năm 2012 - Cơ quan hợp tác ATLAS tiếp tục phân tích 2011 dữ liệu của họ, loại bỏ phạm vi khối lượng boson Higgs 111,4 GeV đến 116,6 GeV, 119,4 GeV đến 122,1 GeV, và 129,2 GeV đến 541 GeV. Boson Higgs có thể tồn tại ở 126 GeV với ý nghĩa là 2,9 sigma. [49] Trong cùng ngày, Cơ quan Hợp tác D0 và CDF cũng đã công bố những phân tích sâu hơn, tăng thêm niềm tin của họ rằng các dữ liệu giữa 115-140 GeV là tương ứng với một boson Higgs với  2,9 sigma, loại trừ phạm vi khối lượng ở mức 100-103 và 147-180 GeV [50] [51]
Boson Higgs dự báo phân rã thành 4 muon được ghi lại bởi ATLAS trong năm 2012.


5.9  Ngày 4 tháng 7 năm 2012 - CMS hợp tác "công bố phát hiện của boson với khối lượng 125,3 ± 0,6 GeV/c^2 trong vòng 4,9 σ (sigma) và Cơ quan hợp tác ATLAS tuyên bố rằng" chúng ta quan sát trong dữ liệu dấu hiệu rõ ràng của một hạt mới, với mức 5 sigma, trong phạm vi khối lượng khoảng 126 GeV. Những phát hiện này đáp ứng các mức độ chính thức cần thiết để thông báo một hạt mới xuất hiện  "phù hợp với" Higgs boson, nhưng các nhà khoa học đã không tích cực xác định nó như là các boson Higgs, trong khi chờ những phân tích sâu hơn [1].
























-------------------------------------------------------------------------------------------
Toán học thuần túy, theo cách của riêng nó, là thi ca của tư duy logic.
 Pure mathematics is, in its way, the poetry of logical ideas.
 Albert Einstein .











Người đăng: vào lúc

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét

Đăng ký: Đăng Nhận xét (Atom)