米国のテバトロン衝突型加速器でヒッグス粒子の興味深い兆候が発見される

もしテバトロンが、いわゆる海岸を掃き清める金属探知機だとしたら、その寿命が尽きる頃には発見のビープ音が次から次へと鳴っていたはずだ。我々が知る限り、テバトロンは貴重なヒッグス粒子の発見に非常に近かった…そして昨年9月、テバトロンは停止した。最終的にヒッグス粒子を捕らえることができるのは、他の誰かが所有する、より強力な別の探知機だけだ。

これは、今日、有名なテバトロン粒子加速器によるヒッグス粒子探索の最終結果を発表したフェルミ国立加速器研究所の科学者たちが直面している状況だ。CDF と DZero 実験に携わる科学者たちは、ヒッグス粒子が存在できない質量エネルギー範囲を除外し、ヒッグス粒子は見ていないとかなり確信していた。しかし、彼らが何かを見たと考えるのは今回が初めてだ。

スコットランドの物理学者ピーター・ヒッグスにちなんで名付けられたヒッグス粒子は、現在の物理学理論における最後の大きなパズルのピースです。ヒッグス粒子は、他のすべての粒子に何らかの形で質量を与えると考えられており、そのため「神の粒子」と呼ばれることもあります。粒子と力のいわゆる標準モデルが成り立つためにはヒッグス粒子が存在しなければならず、何十年にもわたって現代科学の聖杯となってきました。

新たに分析された証拠によると、2001 年 3 月以来の実験ごとに 500 兆回の衝突を考慮すると、テバトロンはこれまでこの推定粒子を数回観測した可能性がある。フェルミ国立加速器研究所によると、観測されたヒッグス粒子の兆候は統計的有意性が 2.9 シグマである。つまり、この信号が統計的変動によるものである可能性は 550 分の 1 しかない。つまり、これは本当にヒッグス粒子である可能性があるということだ。

これを検証できるのは大型ハドロン衝突型加速器だけだが、それもある程度にしか過ぎない。この 2 つの衝突型加速器は、異なる種類の粒子を異なるエネルギーで衝突させるため、結果がわずかに異なる。テバトロンは陽子と反陽子を衝突させ、LHC は陽子と陽子を衝突させる。標準モデルによれば、粒子は構成要素に崩壊し、ヒッグス粒子は何が衝突するかによって、いくつかの方法で崩壊する。フェルミ国立加速器研究所の Kurt Riesselmann 氏は、これを同じ金額のおつりを返すが、硬貨の組み合わせが異なる自動販売機に例えた。

テバトロンでは、実験によりヒッグス粒子が崩壊してボトムクォークのペア（具体的にはボトムクォークと反ボトムクォーク）になるのが観察されている。しかし、LHCではヒッグス粒子は高エネルギーの光子のペアとして現れる。最終的には、おそらく来年ピークエネルギー出力に達したときに、LHCはすべての潜在的チャネルで粒子を検証できるようになる。しかし、今のところ、この崩壊の特定の分野では、テバトロンが優位に立っているようだ。

この発表と結果を説明する論文は、CERN で LHC の最新結果を説明する、大いに期待されている説明会の 2 日前に発表されました。この会議では、ヒッグス粒子の結果に関するニュースがもたらされると広く予想されています。おそらく、Tevatron の科学者が今日発表したように、探索パラメータがさらに絞り込まれるか、あるいは、実際に 5 シグマで 100% 確実な発見となるかもしれません。お楽しみに。