Uncategorized

Directe koppeling Higgs-deeltje en top quark voor het eerst waargenomen

 

Brussel, 4 juni 2018

De eerste observatie van de gelijktijdige productie van een Higgs-deeltje met een top-quark-antiquark-paar werd vandaag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters. Deze belangrijke mijlpaal, voor het eerst gerapporteerd door de Compact Muon Solenoid (CMS) collaboratie in april 2018 en vandaag ook gerapporteerd door het ATLAS experiment, demonstreert ondubbelzinnig de interactie van het Higgs-deeltje met de zwaarste bekende subatomaire deeltjes. Dit is een belangrijke stap voorwaarts in onze begrip van de oorsprong van de massa. Deze studie was een van de belangrijkste doelstellingen van de deeltjesversneller op CERN in dit decennium.

De ontdekking van het Higgs-deeltje in 2012 zorgde wereldwijd voor krantenkoppen en leidde tot de Nobelprijs voor François Englert en Peter Higgs. De connectie van het Higgs-deeltje naar andere deeltjes hangt af van de massa van die andere deeltjes. Tot nu toe was die voor quarks nog niet precies gemeten en alleen maar voor een relatief lichte quark. Dit is de eerste keer dat definitief is gezien dat het Higgs-deeltje

Event display
Botsing waarbij een Higgs-deeltje en twee top quarks werden gemaakt

ook interacties heeft met top quarks, dit is te zien doordat deze deeltjes samen worden geproduceerd, zie figuur. De interacties zijn consistent met de voorspellingen maar hebben nog een grote onzekerheid. Wetenschappers wisten dus tot nu toe niet of het Higgs-deeltje werkelijk ook zich gedraagt met quarks zoals verwacht volgens de voorspellingen, alleen koppeling naar niet-quark deeltjes, de zogenaamde Z en W bosonen, waren precies gemeten. Uit de theorie opgesteld door Brout en Englert, en Higgs, blijkt dat het niet per se nodig is dat het higgsdeeltje ook met quarks reageert. Dit belangrijke resultaat is een bevestiging dat dat Higgs-deeltje zich ook voor quarks zich ook werkelijk volgens het standaardmodel van de deeltjesfysica. Omdat alle atomen gemaakt zijn van quarks betekent dit dat deze resultaten een substantiële impact hebben op ons begrip van de wereld om ons heen op een subatomair niveau.

De resultaten die vandaag worden gepresenteerd op de opening van de zesde jaarlijkse conferentie over de Large Hadron Collider Physics (LHCP2018) in Bologna (Italië), waar ook de ATLAS-collaboratie hun nieuwste resultaten presenteert.

“Deze mijlpaal is aanzienlijk eerder behaald dan verwacht”, zegt Fabio Maltoni, professor bij UCL en EOS be.h woordvoerder, die betrokken is bij de theoretische voorspellingen die nodig zijn om deze ontdekking te begrijpen.Een van de uitdagingen van deze ontdekking was de real-time selectie van interessante botsingen. Pascal Vanlaer van de ULB heeft de leiding over deze selectie gehad en zegt: “Toen ik zag dat onze real-time selectie echt werkte op de eerste 13 TeV-botsingen, had ik een grote glimlach op mijn gezicht .”

De data-analyse werd gedeeltelijk uitgevoerd in Brussel door Kirill Skovpen, FWO-postdoc bij de Vrije Universiteit Brussel. Skovpen vermeldt dat deze inspanning een levendige en wereldwijde samenwerking vertegenwoordigt van vele uitstekende fysici die afkomstig zijn uit de zeer verschillende expertisegebieden binnen de samenwerking en de expertise in België is een enorme troef bij het nastreven van een uiterst uitdagende taak. Skovpen droeg bij aan de analyse met drie of meer elektronen of muonen, het meest gevoelige deel van de analyse, waardoor het mogelijk was om het bewijs voor dit proces te claimen. “Met de analyse van nieuwe gegevens van de lopende experimenten bij de LHC zijn we stevig op weg naar de gedetailleerde verkenning van het samenspel tussen de top quark en het Higgs-deeltje, zodat we deze fundamentele interactie kunnen begrijpen. Die twee zwaarste fundamentele deeltjes kunnen deuren openen naar mogelijke antwoorden op nog onopgeloste vragen van het universum! “, zegt Skovpen.

Maltoni voegt hieraan toe: “en nu staan we paraat voor nieuwe opwindende experimentele en theoretische verkenningen. Persoonlijk ben ik ook opgewonden omdat ik 16 jaar geleden aan de berekeningen van dit proces ben begonnen. Ik had toen voorgesteld (samen met twee zeer goede vrienden) om de 2,3,4 leptonen in de botsingen te bekijken en … dat is precies wat er gebeurde: in de huidige analyses is de multilepton-selectie degene die de grootste impact geeft en daarnaast ook nog een duidelijke Belgische smaak heeft! Het is slechts een van de vele bijdragen aan een enorme inspanning, maar toch voel ik me trots en gelukkig! Het is een geweldige dag. “

Er is aanzienlijke expertise in de belangrijkste input voor de analyse in België aan de UCL, UA, VUB, UGent en ULB. Belgische wetenschappers werken onder andere samen in het Excellence of Science-programma van FWO en FNRS dat tot doel heeft gezamenlijk onderzoek tussen onderzoekers in de Vlaamse en Franstalige gemeenschap te bevorderen door gezamenlijke fundamentele onderzoeksprojecten te financieren.

Meer informatie is te vinden in een persbericht van CERN vandaag, ter gelegenheid van de opening van de zesde jaarlijkse conferentie over de Large Hadron Collider Physics Conference 2018 (LHCP2018) in Bologna (Italië), waar ook de ATLAS-samenwerking hun nieuwste resultaten presenteert.

Dit onderzoek, en in het bijzonder de nodige infrastructuur, zou niet mogelijk zijn in Vlaanderen en België zonder de voortdurende steun van met name het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO) en Fonds Nationale de la Recherche Scientifique (FNRS) en door de universiteiten via hun Onderzoeksraden. Het “Excellence of Science – EOS” – be.h project ontvangt financiering van F.R.S.-FNRS en FWO via project n. 3082081.

Zie voor meer informatie:

Voor contacten op alle betrokken universiteiten: https://be-h.be/contact/  of rechtstreeks:

  • Fabio Maltoni – (UCL) – fabio.maltoni@uclouvain.be – 0484360156
  • Freya Blekman – (VUB) – freya.blekman@vub.be – 0494990738

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s