實驗證實:上帝粒子衰變為底夸克

(2018-09-06 健康醫療網/記者林怡亭報導)
歐洲核子研究組織(CERN)於研討會上宣布,大型強子對撞機的超環面儀器(ATLAS)團隊已觀察到希格斯玻色子確實會衰變成一對底夸克 (H→bb),證實了一套粒子物理的預測。

2012年,物理學界有重大的突破,歐洲大型強子對撞機(LHC)發現了「希格斯玻色子(Higgs boson)」,由於它微小且難以捉摸,也被喻為「上帝粒子」。如今,科學家對上帝粒子又有更進一步的掌握。今年8月28日,歐洲核子研究組織(CERN)於研討會上宣布,大型強子對撞機的超環面儀器(ATLAS)團隊已觀察到希格斯玻色子確實會衰變成一對底夸克 (H→bb),證實了一套粒子物理的預測。中央研究院物理所王嵩銘副研究員領導的團隊,對此次重大發現有關鍵貢獻。

歐洲實驗證實   上帝粒子衰變底夸克

在粒子物理的標準模型中,基本粒子包含了底夸克及電子等極微小的粒子,是物質世界的基本組成,希格斯玻色子即負責產生基本粒子的質量。在標準模型的預測中,希格斯玻色子約有60%的機率會衰變為成一對底夸克,因此,科學家致力於探索H→bb這個衰變過程,希望進一步檢驗這套質量產生機制。

然而,在大型強子對撞機裡,質子與質子的碰撞即會產生大量成對的底夸克,在這樣的背景中要觀察到希格斯玻色子衰變成底夸克便非常困難,需要相當長的時間佐以大量的數據樣本。在早期準備階段,甚至有不少人懷疑實驗的成功率。

實驗成功率遭質疑   團隊分析結果準確

王嵩銘副研究員表示,這次探索是大型強子對撞機中最具挑戰性的分析之一。為實現目標,ATLAS團隊分析了前二次運行期間所收集的數據樣本,並採用多變量分析算法等先進的分析技術,成功將H→bb信號與背景的底夸克隔離,分析的結果則與標準模型預測一致。

ATLAS團隊的初步觀察結果已於本年7月首度發表在2018年高能物理國際會議(ICHEP)。ATLAS 也將觀察結果論文於8月28日的研討會中交付給PhysicsLetter B期刊發佈。大型強子對撞機為一位在瑞士日內瓦地底下的對撞型粒子加速器,透過將質子對撞觀測粒子的性質。本次重要的觀察成果,歸功於ATLAS團隊物理學家長期的努力及大型強子對撞機的出色表現。

ATLAS團隊成員有來自許多個國家的研究機構與大學參與。中研院ATLAS團隊在王嵩銘副研究員領導下,對此觀察的數個關鍵部分有所貢獻,團隊成員包括Adrian Buzatu博士後研究員和博士生王蔚。王嵩銘副研究員曾在2015年至2016年期間擔任ATLAS團隊H→bb工作組的共同召集人。



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