W ostatnich latach fizyka cząstek elementarnych osiągnęła niezwykły postęp, a ostatni sukces, jakim jest najdokładniejszy pomiar masy bozonu Higgsa, stanowi kolejny kamień milowy w tym obszarze. Odkrycie to nie tylko potwierdza wcześniejsze teorie, ale również otwiera drzwi do nowych badań nad strukturą wszechświata.

Bozon Higgsa, często nazywany „cząstką Boga”, odgrywa kluczową rolę w Modelu Standardowym fizyki cząstek. Jego istnienie zostało po raz pierwszy potwierdzone w 2012 roku w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), a od tego czasu stał się on przedmiotem intensywnych badań. Jest to cząstka nietrwała, która pojawia się na ułamek sekundy podczas zderzeń ultraszybkich protonów, a następnie szybko rozpada się na lżejsze cząstki. Dzięki temu naukowcy mogą prześledzić cały proces wstecz i oszacować jej masę.

W ostatnich czterech latach, w ramach eksperymentów przeprowadzanych w LHC, wygenerowano około dziewięciu milionów bozonów Higgsa. Chociaż tylko niewielki ułamek z nich został zarejestrowany eksperymentalnie, to co udało się zaobserwować, wystarczyło do uzyskania najdokładniejszej jak dotąd wartości masy bozonu Higgsa.

Naukowcy z ATLAS i CMS, dwóch głównych kolaboracji w LHC, od czasu odkrycia bozonu Higgsa dokonują coraz bardziej precyzyjnych pomiarów jego masy. Najnowszy pomiar, który łączy dwa wyniki - nowy pomiar masy bozonu Higgsa na podstawie analizy jego rozpadu na dwa fotony o wysokiej energii oraz wcześniejszy pomiar na podstawie analizy rozpadu na cztery leptony - doprowadził do ustalenia masy cząstki na 125.11 GeV z niepewnością wynoszącą tylko 0.11 GeV. Precyzja tego pomiaru wynosi 0.09%, co czyni go najbardziej precyzyjnym pomiarem tej fundamentalnej wartości.

To odkrycie jest zaskakujące, ponieważ masa bozonu Higgsa jest niemal trzykrotnie lżejsza niż przewidywały modele teoretyczne. Ta różnica między teoretycznymi przewidywaniami a rzeczywistymi wynikami pomiarów stanowi wyzwanie dla fizyków, które może prowadzić do nowych odkryć i lepszego zrozumienia Modelu Standardowego.

Masa bozonu Higgsa jest kluczowa dla zrozumienia interakcji między innymi cząstkami elementarnymi. Precyzyjne pomiary tej masy są niezbędne do weryfikacji przewidywań Modelu Standardowego i mogą wskazywać na obecność nowych, jeszcze nieodkrytych zjawisk. Ponadto, masa bozonu Higgsa ma również kluczowe znaczenie dla ewolucji i stabilności próżni wszechświata.

Oprócz samych pomiarów, istotne są również metody, które umożliwiły taką precyzję. Naukowcy podkreślają zaawansowane i rygorystyczne techniki kalibracji użyte w analizie, które były kluczowe dla osiągnięcia takiego poziomu precyzji. Rozwój tych technik trwał kilka lat i wymagał zastosowania zaawansowanych technik uczenia maszynowego.