Böyük Adron Kollayderində uzununa qütbləşmiş W bozonunun istehsalının aşkarlanması elementar hissəciklərin kütlələrinin yaranmasına səbəb olan ilkin elektrozəif simmetriyanın necə pozulduğunu anlamaq yolunda mühüm addımdır.

2012-ci ildə CERN-də ATLAS və CMS əməkdaşlıqları tərəfindən Higgs bozonunun kəşfi kainatın ən dərin işlərinə dair yeni bir pəncərə açdı. Bu, elementar hissəciklərin öz mühüm kütlələrini əldə etmək üçün qarşılıqlı əlaqədə olduğu sirli, qədim sahənin mövcudluğunu ortaya qoydu.

Bu proses ilk dəfə 1964-cü ildə təklif edilmiş, lakin hissəciklər fizikasının Standart Modelinin ən az başa düşülən hadisələri arasında qalan elektrozəif simmetriyanın qırılması adlı incə mexanizmlə idarə olunur. Kainatın təkamülünün bu kritik mexanizmini araşdırmaq üçün fiziklər yüksək enerjili hissəciklərin toqquşmalarının çox böyük məlumat dəstinə ehtiyac duyurlar.

Keçən həftə Rencontres de Moriond konfransında ATLAS əməkdaşlığı fizikləri elektrozəif simmetriyanı pozan mexanizmin təbiətini anlamağa bir addım daha yaxınlaşdırdı. 2015-ci ildən 2018-ci ilə qədər 13 TeV enerji ilə toplanmış LHC Run 2-dən tam proton-proton toqquşması məlumat toplusundan istifadə edərək, komanda zəif qüvvənin vasitəçilərindən biri olan W bozonunu əhatə edən əsas prosesin ilk sübutunu təqdim etdi.

Məqalə arXiv preprint serverində dərc olunur .

Hissəciklər fizikasının Standart Modelində elektromaqnit və zəif qarşılıqlı təsirlər elektrozəif qarşılıqlı təsir kimi birləşmiş eyni sikkənin iki tərəfidir. Güman edilir ki, elektrozəif qarşılıqlı təsir Böyük Partlayışdan dərhal sonra, kainatın həddindən artıq isti olduğu dövrdə üstünlük təşkil etmişdir. Lakin zəif qarşılıqlı təsirin daşıyıcıları olan W və Z bozonlarının kütləvi olduğu müşahidə edildiyi üçün iki qarşılıqlı təsir arasındakı simmetriya birtəhər pozuldu; halbuki elektromaqnit qarşılıqlı təsirinə vasitəçilik edən foton kütləsizdir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744701991&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-atlas-hood-higgs-mechanism.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuODUiXV0sMF0.&dt=1744701990887&bpp=1&bdt=76&idt=172&shv=r20250410&mjsv=m202504100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701872%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701872%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744701872%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3513835221959&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2030&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C95357427%2C95353420%2C95357878%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=1919855832562698&tmod=458120151&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=179

Bu simmetriyanın pozulması Standart Modeldə Brout-Englert-Higgs (BEH) mexanizmi vasitəsilə həyata keçirilir. Hiqqs bozonunun kəşfi bu mexanizmin ilk eksperimental təsdiqini təmin etdi. Növbəti addım yeni zərrəciyin xassələrini, xüsusən də digər elementar hissəciklərlə nə qədər güclü qarşılıqlı əlaqədə olduğunu ölçməkdir. Elementar maddə hissəciklərinin kütlələrinin də onların BEH sahəsi ilə qarşılıqlı təsirinin nəticəsi olduğunu təsdiqləmək məqsədi ilə bu ölçmələr hazırda davam edir.

Amma BEH mexanizmi başqa proqnozlar da verir. Mexanizmin həqiqətən də Standart Modelin proqnozlaşdırdığı kimi olduğunu təsdiqləmək üçün xüsusilə iki proses ölçülməlidir: uzununa qütbləşmiş W və ya Z bozonları arasında qarşılıqlı təsir və Higgs bozonunun özü ilə qarşılıqlı təsiri.

2030-cu ildə fəaliyyətə başlayacağına görə, Hiqqsin öz-özünə qarşılıqlı təsirinin öyrənilməsinin mümkün olacağı və gələcək toqquşdurucunun təfərrüatlı şəkildə müəyyən edilməsini tələb etdiyinə görə, Yüksək Parlaqlıqlı LHC ilə mümkün olacağı gözlənilsə də, uzununa qütbləşmiş ölçü bozonlarının səpilməsi ilə bağlı ilk tədqiqatlar daha əvvəl mümkün olmalıdır.

Hissəciklər üçün qütbləşmə onların spininin kosmosda yönəldildiyi üsula aiddir. Uzunlamasına qütbləşmiş hissəciklərin fırlanması öz impulsunun istiqamətinə perpendikulyar olur, bu, yalnız kütləsi olan hissəciklər üçün mümkündür. Uzunlamasına qütbləşmiş W və Z bozonlarının (WL və ZL) mövcudluğu BEH mexanizminin birbaşa nəticəsidir və bu vəziyyətlərin bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsi buna görə də elektrozəif simmetriyanın necə pozulduğuna dair çox həssas bir sınaqdır.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Bu qarşılıqlı əlaqənin öyrənilməsi fiziklərə simmetriyanın pozulmasının minimal BEH mexanizmi vasitəsilə həyata keçirildiyini və ya Standart Modeldən kənar bəzi yeni fizikanın iştirak edib-etmədiyini müəyyən etməyə imkan verməlidir. Yeni ATLAS nəticəsi bu çətin prosesin ilk baxışını təqdim edir.

WL-WL qarşılıqlı əlaqəsi vektor-bozon səpilməsi (VBS) adlı prosesi öyrənməklə proton-proton toqquşmalarında eksperimental olaraq yoxlanıla bilər. VBS prosesi W bozonu yayan gələn protonların hər birində bir kvark və bu iki W bozonunun bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olması və bir cüt W və ya Z bozonları istehsal etməsi kimi görüntülənə bilər. VBS, qarşılıqlı təsirdə iştirak edən iki kvark ilə birlikdə iki bozonun parçalanma məhsullarını ehtiva edən toqquşmaları axtararaq, əks istiqamətdə gedən hissəciklərin iki jetini meydana gətirərək müəyyən edilə bilər.

Yeni ATLAS analizi iki W bozonunun elektrona və ya muona və onların müvafiq neytrinolarına parçalandığı toqquşmaları hədəfləyir. Əsasən üst-kvark cütlərinin istehsalı ilə bağlı proseslərin fonlarını basdırmaq üçün hər iki leptonun eyni elektrik yükü olması tələb olunur. Beləliklə, eksperimental imza bir cüt eyni yüklü lepton (elektron-elektron, muon-myun və ya elektron-myun), kvarkların parçalanması nəticəsində əmələ gələn əks istiqamətlərə malik iki hissəcik “reaktiv” və aşkar olunmayan neytrinolardan gələn itkin enerjidir.

VBS prosesi üçün namizədlər seçildikdən sonra W bozonlarının qütbləşməsi müəyyən edilməlidir. Bu, çox çətin bir işdir və yalnız yenidən qurulmuş elektronların və müonların istiqamətləri və qarşılıqlı təsirdə yaranan digər hissəciklərin xassələri arasındakı əlaqənin hərtərəfli təhlili yolu ilə edilə bilər.

Xüsusi neyron şəbəkələri eninə və uzununa qütbləşməni fərqləndirmək üçün öyrədilmiş və son nəticəni çıxarmağa imkan vermişdir: iki W bozonundan ən azı birinin uzununa qütbləşdiyinə dair 3,3 siqma statistik əhəmiyyəti olan sübut.

“Bu ölçmə vektor-bozon səpilmə proseslərində qütbləşmiş bozon qarşılıqlı təsirləri vasitəsilə əsas fizikanın dəyərinin öyrənilməsində bir mərhələdir” dedi ATLAS Standart Model qrupunun toplantıçısı Yuşenq Vu. “Bu, LHC Run-3 və HL-LHC məlumatlarından istifadə edərək uzununa qütbləşmiş bozon səpələnməsinin son öyrənilməsinə gedən yolu göstərir.”

Ətraflı məlumat: ATLAS detektoru ilə s√=13 TeV-də pp toqquşmalarında iki reaktivlə birlikdə eyni işarəli W bozon cütlərinin elektrozəif istehsalında uzununa qütbləşmiş W bozonlarının sübutu, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2503.11317

Jurnal məlumatı: arXiv 

CERN tərəfindən təmin edilmişdir