Büyük Hadron Çarpıştırıcısının açılışının ardından, bilim insanları Higgs bozonlarını araştırmakta ve mevcut kurucu parçacık paradigmasının ötesinde fiziğe dair kanıtlar aramaktadır. ATLAS dedektörünü kullanan araştırmacılar çifte hedefe ulaşmışlardır: son çalışmaları Higgs bozonu etkileşimlerine dair kavrayışımızı geliştirmiş ve olası “yeni fizik” fenomenlerine dair daha sıkı kısıtlamalar getirmiştir. Kısaca CERN’in Higgs Bozonları Aracılığıyla Yeni Fizik Arayışları başlamıştır diyebiliriz.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), Standart Model’in son eksik bileşeni olan ve temel parçacıklarda kütlenin kökenini anlamak için gerekli olan Higgs bozonunun keşfiyle önemli bir kilometre taşına ulaştı.
Ancak bu ilerlemeye rağmen, araştırmacılar henüz Standart Model dışında herhangi bir fizik kanıtı keşfedemedi ve bu da sürekli bir memnuniyetsizlik kaynağı olmaya devam ediyor. Cenevre’deki CERN’deki araştırmacılar şu anda Higgs bozonu ölçümlerinin doğruluğunu artırmaya odaklanırken aynı zamanda “yeni fiziğin” kanıtlarını arıyorlar.
CERN’in ATLAS deney ekibi tarafından yapılan ve Journal of High Energy Physics dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma bu ikili yaklaşımı ortaya koyuyor. Araştırmacılar, iki Higgs bozonunun oluşumuyla sonuçlanan ve daha sonra başta elektronlar ve müonlar olmak üzere çeşitli lepton ailesi parçacıklarına bozunan olayları izlemeye odaklandılar.
Higgs Bozonu Çifti Oluşumun Araştırılması
Teorik olarak, Higgs bozonu çiftlerinin üretimi Standart Model altında mümkündür; bununla birlikte, son derece nadirdir ve bilim insanları mevcut verilerde bunu henüz tespit edememiştir. Bununla birlikte, Standart Model’in ötesindeki bazı teorik senaryolar, Higgs bozonu çiftlerinin daha sık üretilebileceğini öne sürmektedir. Bilim insanları mevcut verileri kullanarak Higgs bozonu çifti oluşumunu tespit edebilirlerse, bu daha önce tanınmayan yeni bir fiziksel süreç kategorisinin varlığını doğrulayacaktır. Sonuç olarak, ATLAS deney ekibi araştırmalarını bu nadir süreç üzerinde yoğunlaştırmıştır.
“Higgs bozonları arasındaki etkileşimlerin deneysel araştırmaları temel bir zorlukla karşı karşıyadır.” LHC’deki proton çarpışmalarında Higgs bozonları o kadar nadiren ortaya çıkıyor ki, başlangıçta bu parçacıklar arasındaki etkileşimleri incelemek için gerekli görünen tek bir Higgs bozonu çifti oluşumu örneği gözlemlenmedi.
Parçacık Fiziğinde Makine Öğreniminin İşlevi
Standart Model içinde, belirli yerleşik süreçlerin olasılıklarıyla ilgili daha doğru tahminler formüle edilebilir. Higgs bozonlarının anormal özelliklerini ya da yeni fiziğin varlığını öne sürmek için bir gerekçe, teorik beklentiler ile LHC dedektörlerinden elde edilen ampirik veriler arasında bir sapma olacaktır. Yalnızca Standart Model sınırları içinde çalışan ATLAS deneyinde yer alan fizikçiler, iki Higgs bozonu olayı sırasında detektörlerde beklenen sinyalleri arka planla birlikte simüle etmiş ve ardından sonuçları detektörlerinden beklenen veri hacmine göre normalleştirmiştir. Son aşama, elde edilen değerlerin önceki gözlemlerden belirlenen değerlerle karşılaştırılmasıydı. Karar ağaçlarını kullanan makine öğrenimi uygulaması, bu olağandışı süreçlerin tanımlanmasını kolaylaştırdı.
Birden fazla lepton içeren son durumlardaki çift Higgs bozonu üretimi olaylarını incelememiz, daha önce alternatif son durumlar üzerine yapılan araştırmaları geliştirmektedir. Bugüne kadar dedektörlerimizden gelen verilerde Standart Model ile çelişen herhangi bir tutarsızlık gözlemlemedik. Bununla birlikte, bu sonuç ‘yeni fizik’ olaylarının potansiyel varlığını engellemez; sadece Higgs bozonu çifti oluşumu üzerindeki varsayılan etkilerinin şu anda mevcut verilerde tespit edilecek kadar güçlü olmadığını gösterir.”
LHC’deki Muhtemel Gelişmeler
Önümüzdeki yıllarda LHC önemli bir yükseltmeden geçecek. Işınların yoğunluğu on kat artacak ve bu da kaydedilen proton çarpışmalarının sayısında önemli bir artışa yol açacaktır. Higgs bozonu etkileşimlerini karakterize eden üretim ve parametreler üzerindeki mevcut analizin kısıtlamaları, fizikçiler arasında, potansiyel olarak önümüzdeki on yılın başlarında, ek verilerden çift Higgs üretiminin ilk oluşumlarını tanımlamanın ve fenomenin doğrudan gözlemleri yoluyla çağdaş tahminleri doğrulamanın mümkün olabileceği konusunda iyimserlik uyandırmaktadır.
Kaynak: scitechdaily.com/cerns-bold-quest-to-discover-new-physics-through-higgs-bosons/
Haberi Derleyen: Yusuf Havvat Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü – Hasan Ongan
