God Particle - Higgs Boson en het standaardmodel T-shirt

Het Higgsboson- of Higgsdeeltje is een voorgesteld elementair deeltje in het standaardmodel van deeltjesfysica. Het higgsboson wordt genoemd naar Peter Higgs, die samen met twee andere teams het mechanisme voorstelde dat in 1964 een dergelijk deeltje voorstelde[4][5][6] Het bestaan van een higgsveld en het bijbehorende higgsboson zou het eenvoudigste[7] zijn van verschillende methoden om uit te leggen waarom sommige andere elementaire deeltjes massa hebben. Volgens deze theorie verkrijgen bepaalde elementaire deeltjes[noot 2] massa door te interageren met het higgsveld dat overal een niet-nulsterkte heeft, zelfs in een andere lege ruimte. Het higgsboson-kleinste mogelijke excitatie van dit gebied-wordt voorspeld om door de zelfde theorie te bestaan, en aangezien dit ontdekt zou zijn, is het het doel van een lang onderzoek in deeltjesfysica geweest. Een van de belangrijkste doelstellingen van de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN in Genève, Zwitserland - de krachtigste deeltjesversneller en een van de meest gecompliceerde wetenschappelijke instrumenten ooit - was het testen van het bestaan van het higgsboson en het meten van de eigenschappen ervan, waardoor natuurkundigen deze hoeksteen van de moderne theorie zouden kunnen bevestigen. Volgens het standaardmodel is het Higgs-deeltje een boson, een type deeltje dat het mogelijk maakt om op dezelfde plaats in dezelfde kwantumstaat meerdere identieke deeltjes te bestaan. Het heeft geen intrinsieke spin, geen elektrische lading en geen kleurenlading. Het is ook zeer instabiel, bijna onmiddellijk in andere deeltjes. Als zou blijken dat het higgsboson niet bestaat, zouden andere "Higgsless" modellen in overweging worden genomen. In sommige varianten van het Standaardmodel kunnen er meerdere higgsboeien zijn. Omdat het Higgsboson een fundamentele eigenschap kan produceren, wordt het "God deeltje" genoemd in de populaire cultuur, hoewel veel wetenschappers dit als een hyperbool beschouwen. [Verhalen wat nodig is] Op 4 juli 2012 hebben het CMS en de experimentele teams van ATLAS bij de Large Hadron Collider onafhankelijk aangekondigd dat zij elk de formele ontdekking van een voorheen onbekende massa van 1 25-127 GeV/c2, waarvan het gedrag tot nu toe "consistent" was met een higgsboson, terwijl er een voorzichtige opmerking aan werd toegevoegd dat er meer gegevens en analyse nodig waren voordat het nieuwe deeltje positief werd geïdentificeerd als een higgsboson van een of ander type. [Bewerken] Overzicht Het bestaan van het higgsboson werd in 1964 voorspeld om het higgsmechanisme (soms in de literatuur het Brout-Englert-Higgs-, BEH- of Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble-mechanisme genoemd na de oorspronkelijke indieners[8]) — het mechanisme waarmee sommige elementaire deeltjes in massa worden gegeven [Opmerking 2] Hoewel het higgsmechanisme geacht wordt te bestaan, is het boson zelf — een hoeksteen van de toonaangevende theorie — niet waargenomen en is het bestaan ervan niet bevestigd. Door zijn voorlopige ontdekking in juli 2012 kan het standaardmodel in wezen juist worden bevonden, aangezien het het laatste elementaire deeltje is dat volgens het standaardmodel is voorspeld en vereist en dat nog niet is waargenomen door experimenten met deeltjesfysica[9]. Ook andere bronnen van het higgsmechanisme waarvoor het higgsboson niet nodig is, zijn mogelijk en zouden in aanmerking worden genomen indien het bestaan van het higgsboson zou worden uitgesloten. Zij zijn gekend als modellen Higgsless. Het higgsboson wordt genoemd naar Peter Higgs, die in 1964 een van de drie baanbrekende artikelen schreef naast het werk van Robert Brout en François Englert en Tom Kibble, C.R. Hagen en Gerald Guralnik bedekken wat nu het Higgs-mechanisme wordt genoemd en beschrijven het verwante higgsveld en de boson. Technisch gezien is het de kwantumexcitatie van het higgsveld, en de niet-nulwaarde van de toestand van de grond in dit veld, die massa geven aan de andere elementaire deeltjes, zoals quarks en elektronen. Het standaardmodel stelt de eigenschappen van het higgsboson volledig vast, behalve de massa ervan. Verwacht wordt dat het geen centrifuge en geen elektrische of kleurlading heeft, en het interageert met andere deeltjes door de zwakke interactie en Yukawa-type interacties tussen de verschillende fermionen en het higgsveld. Omdat het higgsboson een zeer zwaar deeltje is en bijna onmiddellijk vervalt wanneer het gecreëerd wordt, kan slechts een zeer energieke deeltjesversneller het waarnemen en registreren. De experimenten om de natuur van het higgsboson met de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN te bevestigen en te bepalen, zijn begin 2010 begonnen en zijn uitgevoerd bij Fermilab's Tevatron tot zijn einde eind 2011. Wiskundige consistentie van het standaardmodel vereist dat elk mechanisme dat de massa's elementaire deeltjes kan genereren, zichtbaar wordt bij energievormen boven 1,4 TeV;[10] Daarom is de LHC (ontworpen om twee 7 TeV protonbundels tegen te houden, maar momenteel 4 TeV per stuk) gebouwd om te beantwoorden aan de vraag of het higgsboson al dan niet bestaat.[11] Op 4 juli 2 012, de twee belangrijkste experimenten met de LHC (ATLAS en CMS) hebben onafhankelijk het bevestigde bestaan gemeld van een eerder onbekend deeltje met een massa van ongeveer 125 GeV/c2 (ongeveer 133 protonmassa op ongeveer 10-25 kg), dat "consistent is met het higgsboson" en waarvan algemeen wordt aangenomen dat het higgs-boon is zoon. Zij hebben erop gewezen dat verdere werkzaamheden nodig zouden zijn om te bevestigen dat het inderdaad het higgsboson is (dat wil zeggen dat het de theoretisch voorspelde eigenschappen van het higgsboson heeft en geen enkel ander, voordien onbekend deeltje is) en, zo ja, om te bepalen welke versie van het standaardmodel het beste wordt ondersteund.[1][2][3][12][13] Algemene beschrijving in deeltjesfysica. krachten geven aanleiding tot de wereld om ons heen. Artsen verklaren het gedrag van deze deeltjes en hoe ze interageren met behulp van het standaardmodel. Een algemeen aanvaard kader dat verondersteld wordt het grootste deel van de wereld om ons heen te verklaren.[14] In eerste instantie leek het, toen deze modellen werden ontwikkeld en getest, dat de wiskunde achter deze modellen, die bevredigend waren in reeds geteste gebieden, ook elementaire deeltjes zou verbieden om een massa te hebben, waaruit duidelijk bleek dat deze initialen modellen onvolledig waren. In 1964 gaven drie groepen natuurkundigen bijna gelijktijdig papier vrij waarin beschreven werd hoe massa's aan deze deeltjes konden worden gegeven, met behulp van benaderingen die bekend staan als symmetrieverbreken. Deze aanpak stelde de deeltjes in staat een massa te verkrijgen, zonder andere delen van de deeltjesfysicatheorie te breken die al redelijk correct werden geacht. Dit idee werd gekend als het mechanisme van Higgs (niet het zelfde als de boson), en de recentere experimenten bevestigden dat zulk een mechanisme bestaat-maar zij konden niet precies show hoe het gebeurt. De meest toonaangevende en eenvoudigste theorie voor hoe dit effect zich in de natuur voordoet, was dat als een bepaald soort "veld" (bekend als een higgsveld) de ruimte permeeert en als het op een bepaalde manier met fundamentele deeltjes kan interageren, dit zou leiden tot een higgsmechanisme in de natuur, en dat het dus om ons zou creëer het verschijnsel dat we "massa" noemen. Tijdens de jaren '60 en '70 werd het Standaardmodel van natuurkunde ontwikkeld op deze basis, en het omvatte een voorspelling en vereiste dat voor deze dingen om waar te zijn, er een onontdekt boson-één van fundamentele deeltjes-als tegenhanger van dit gebied moest zijn. Dit zou het higgsboson zijn. Als het higgsboson zou bestaan, zoals het standaardmodel suggereerde, zouden wetenschappers ervan kunnen overtuigd zijn dat het standaardmodel fundamenteel correct was. Als zou blijken dat het higgsboson niet bestaat, zouden andere theorieën in plaats daarvan als kandidaten worden beschouwd. Het standaardmodel maakte ook duidelijk dat het higgsboson zeer moeilijk te demonstreren zou zijn. Het bestaat slechts voor een minuscule fractie van een seconde alvorens in andere deeltjes-zo snel te breken dat het niet direct kan worden ontdekt-en kan worden ontdekt slechts door de resultaten van zijn onmiddellijk verval te identificeren en hen te analyseren aan show zij waarschijnlijk van een boson van Higgs en niet een andere bron werden gecreeerd. Het higgsboson vereist zo veel energie voor creëer (in vergelijking met veel andere fundamentele deeltjes) dat het ook een enorme deeltjesversneller nodig heeft om botsingen te creëer die energiek genoeg zijn om het te creëer en de sporen van zijn verval te registreren. Met een geschikte versneller en geschikte detectoren kunnen wetenschappers biljoenen deeltjes registreren die botsen, de gegevens analyseren voor botsingen die waarschijnlijk een higgsboson zijn, en vervolgens verder analyseren om te testen hoe waarschijnlijk het is dat de resultaten een higgsboson gecombineerd show bevatten, en dat de resultaten niet alleen te wijten zijn aan toeval. In de jaren '80 zijn experimenten begonnen om te shows of het higgsboson al dan niet bestond, maar tot de jaren '00 kon alleen maar worden gezegd dat bepaalde gebieden plausibel waren of uitgesloten. In 2008 werd de Large Hadron Collider (LHC) inaugurated, de krachtigste deeltjesversneller die ooit werd gebouwd. Het werd speciaal ontworpen voor dit experiment, en andere zeer-hoge-energietests van het Standaardmodel. In 2010 begon het zijn belangrijkste onderzoeksrol: om aan te tonen of het higgsboson al dan niet bestaat. Eind 2011 begonnen twee van de LHC-experimenten onafhankelijk te wijzen op "hints" van een higgsboson detectie rond 125 GeV. In juli 2012 kondigde CERN[1] het bewijs aan van de ontdekking van een persoon met een energieniveau en andere eigenschappen die overeenkomen met die welke in een higgsboson worden verwacht. Verdere werkzaamheden zijn noodzakelijk om het bewijsmateriaal als overtuigend (of weerlegbaar) te kunnen beschouwen. Als het pas ontdekte deeltje inderdaad het higgsboson is, zal de aandacht zich op het overwegen richten of zijn kenmerken één van de volgende versies van het Standaardmodel aanpassen. De CERN-gegevens bevatten aanwijzingen dat extra bogen of gelijkaardige massadeeltjes kunnen zijn ontdekt, evenals, of in plaats van, de Higgs zelf. Als een andere boson zou worden bevestigd, zou het de ontwikkeling van nieuwe theorieën mogelijk maken en vereisen om het huidige standaardmodel te vervangen. [bewerken] Geschiedenis deeltjesfysici bestuderen materie gemaakt van fundamentele deeltjes waarvan de interacties worden gemedieerd door uitwisselingsdeeltjes die bekend staan als krachtdragers. Aan het begin van de jaren zestig waren een aantal van deze deeltjes ontdekt of voorgesteld, samen met theorieën die suggereren hoe ze met elkaar verband houden; nochtans, zelfs waren de toegelaten versies zoals de Verenigde gebiedtheorie onvolledig bekend. Eén omissie was dat ze de oorsprong van de massa niet konden verklaren als een eigenschap van materie. Goldstone's stelling, die betrekking heeft op continue symmetrieën binnen sommige theorieën, leek ook veel voor de hand liggende oplossingen uit te sluiten.[15] Het higgsmechanisme is een proces waarbij vectorboeien rustmassa kunnen krijgen[Noot 2] zonder dat het mechanisme van het omgrenzingsprofiel expliciet wordt doorbroken. Het voorstel voor een dergelijk spontaan symmetrisch breekmechanisme werd oorspronkelijk in 1962 voorgesteld door Philip Warren Anderson[16] en ontwikkelde zich tot een volledig relativistisch model, onafhankelijk en bijna gelijktijdig, door drie groepen natuurkundigen: door François Englert en Robert Brout in augustus 1964;[5] door Peter Higgs in oktober 1964;[4] en door Gerald Guralnik, C.R. Hagen en Tom Kibble (GHK) in november 1964.[6] De eigenschappen van het model werden verder onderzocht door Guralnik in 1965 [17] en door Higgs in 1966.[18] De kranten toonden aan dat wanneer een meetkunde-theorie wordt gecombineerd met een aanvullend veld dat spontaan de symmetriegroep breekt, de manometrische boeien consistent kunnen worden uitgevoerd. een eindige massa. In 1967 waren Steven Weinberg en Abdus Salam de eerste die het higgsmechanisme toepasten op het breken van de elektrozwakke symmetrie, en toonden ze aan hoe een higgsmechanisme kon worden opgenomen in de elektrozwakke theorie van Sheldon Glashow[19][20][21] in wat het standaardmodel van deeltjesfysica werd. De drie artikelen die in 1964 werden geschreven, werden elk erkend als mijlpaalpapier tijdens de viering van de 50e verjaardag van de Fysieke Review Letters[22]. Hun zes auteurs kregen ook de J van 2010. J. Sakurai Prize for Theoretical Particle Physics for this work.[23] (Een geschil is ook datzelfde jaar ontstaan; in het geval van een Nobelprijs zouden maximaal drie wetenschappers in aanmerking komen, waarbij zes auteurs voor de kranten werden gecrediteerd.[24] Twee van de drie PRL-artikelen (door Higgs en door GHK) bevatten vergelijkingen voor het hypothetische gebied dat uiteindelijk bekend zou worden als het higgsveld en het hypothetische kwantum ervan, het Higgs-boson. Higgs daaropvolgende artikel uit 1966 liet het verval van de boson zien; alleen een massale boson kan vergaan en de verval kan het mechanisme bewijzen . In het artikel van Higgs is het boson enorm, en in een slotzin schrijft Higgs dat "een essentieel kenmerk" van de theorie "de voorspelling is van onvolledige multiplets van scalaire en vectorboeien". In de krant van GHK is de boson masseloos en losgekoppeld van de massale staten. In de reviewen van 2009 en 2011 stelt Guralnik dat in het GHK-model de boson alleen in de laagste volgorde massaal wordt afgemaaid, maar dat hij niet aan enige beperking onderhevig is en op hogere orders massa verwerft, en voegt daaraan toe dat het GHK-papier de enige was die het show deed dat er in het model geen masseloze Goldstone-bazen zijn en dat een volledige analyse van de algemene Haak geeft iggs-mechanisme.[25][26] Het Higgs-mechanisme legt niet alleen uit hoe de massa wordt verkregen door vectorboeien, maar voorspelt ook de verhouding tussen de W-boson- en Z-botmassa en hun koppelingen met elkaar en met de standaardmodellenquarks en -leptons. Vervolgens zijn veel van deze voorspellingen geverifieerd aan de hand van nauwkeurige metingen die zijn uitgevoerd bij de LEP en de SLC-botsingen, zodat het overweldigende bewijs wordt geleverd dat er wel een soort higgsmechanisme in natuur plaatsvindt[27], maar dat de precieze manier waarop dit gebeurt nog niet is ontdekt. Van de resultaten van het zoeken naar het higgsboson wordt verwacht dat ze bewijzen leveren voor de manier waarop dit in de natuur wordt gerealiseerd. [bewerken] Theoretische eigenschappen Hoofdartikel: Higgs-mechanisme Het standaardmodel voorspelt het bestaan van een veld, het Higgs-veld genaamd, dat een niet-nulamplitude in de toestand van de grond heeft; d.w.z. een niet-nulvacuümverwachtingswaarde. Het bestaan van deze niet-nulvacuümverwachting breekt spontaan de elektrozwakke symmetrie van de meetkamer, die op haar beurt aanleiding geeft tot het higgsmechanisme. Het is het eenvoudigste proces dat massa kan geven aan de mantel, terwijl het verenigbaar blijft met de theorieën over de meetlat. [Verhalen wat nodig is] Het kwantum zou een scalair boson zijn, het higgsboson.[28] Het higgsveld werd door natuurkundige David Miller als een soort kamer vol partijwerkers, gelijkelijk verspreid over een kamer[29] beschouwd. 30] Een anonieme persoon die met gemak door de menigte heen gaat, zou als de interactie tussen het veld en een massloze foton zijn. De Britse premier loopt echter door een zwerm bewonderaars heen en zou meer lijken op de interactie van een deeltje dat een eindige massa krijgt. In het Standaardmodel, bestaat het gebied van Higgs uit vier componenten, twee neutrale degenen en twee geladen componentengebieden. Zowel de geladen componenten als een van de neutrale velden zijn Goldstone bosons, die fungeren als de longitudinale derde polarisatiecomponenten van de massieve W+-, W- en Z-boeien. Het kwantum van de resterende neutrale component komt overeen met (en wordt theoretisch bereikt als) het massieve higgsboson.[31] Aangezien het higgsveld een scalair veld is, heeft het higgsboson geen spin. Het higgsboson is ook zijn eigen antideeltje en is CP-even en heeft een elektrische en kleurloze lading van nul.[32] Het minimumstandaardmodel voorspelt niet de massa van het higgsboson.[33] Als die massa tussen 120 en 180 GeV/c2 ligt, kan het standaardmodel geldig zijn op energieschalen tot aan de Planck. schaal (1018 GeV).[34] Veel theoretici verwachten dat er naast het standaardmodel ook nieuwe fysica zal ontstaan op de TeV-schaal, op basis van onbevredigende eigenschappen van het standaardmodel.[Benaming nodig] De hoogst mogelijke massagrafiek die voor het higgsboson (of een ander elektrozwak symmetrisch breekmechanisme) is toegestaan, is 1,4 TeV; buiten dit punt wordt het standaardmodel zonder een dergelijk mechanisme inconsistent, omdat bij bepaalde verstrooiingsprocessen de unitariteit wordt geschonden.[Verwijzing noodzakelijk] In theorie kan de massa van het higgsboson indirect worden geschat. In het standaardmodel heeft het higgsboson een aantal indirecte effecten; Het meest in het bijzonder zijn er kleine correcties op de massa's van W- en Z-boeien. Nauwkeurige metingen van elektrozwakke parameters, zoals de Fermi-constante en massa's van W/Z-bogen, kunnen worden gebruikt om de massa van de higgs te beperken. Vanaf juli 2011 blijkt uit de precisie-elektrozwakke metingen dat de massa van het higgsboson lager is dan ongeveer 161 GeV/c2 bij een betrouwbaarheidsniveau van 95% (CL). Deze bovengrens stijgt tot 185 GeV/c2 wanneer de ondergrens van de LEP-2 directe zoekopdracht van 114.4 GeV/c2 wordt meegerekend.[27] Deze indirecte beperkingen zijn gebaseerd op de veronderstelling dat het standaardmodel juist is. Het kan nog steeds mogelijk zijn een higgsboson boven 185 GeV/c2 te ontdekken als het vergezeld gaat van andere deeltjes dan die welke in het standaardmodel zijn voorspeld.[Verhalen wat nodig is] Het minimale standaardmodel zoals hierboven beschreven bevat slechts één complex isospin-higgsdeeg; het is echter ook mogelijk om een uitgebreide higgssector te hebben met extra dubbele of drievoudige producten. De niet-minimale higgssector die door theorie wordt bevoordeeld, zijn de twee-Higgs-doublet modellen (2HDM), die het bestaan van een quintet van scalaire deeltjes voorspellen: twee CP-even neutrale Higgs bosons h0 en H0, een CP-oneven neutraal Higgs boson A0, en twee geladen Higgs deeltjes H± De belangrijkste methode om verschillende variaties van de 2HDM-modellen en de minimale SM te onderscheiden, bestaat uit de koppeling en de vertakkingsverhoudingen van de Higgs. Het zogenoemde type-I model heeft één Higgs-dubbele koppeling naar boven en beneden quarks, terwijl het tweede doublet niet koppelt aan quarks. Dit model heeft twee interessante limieten, waarin de lichtste Higgs niet koppelt aan fermionen (fermifobe) of mantels (gauge-fobisch). In de 2HDM van type II koppelt één Higgs-doublet alleen aan geüptypte quarks, terwijl de andere alleen koppelt aan gedowntypte quarks. Vele uitbreidingen aan het StandaardModel, met inbegrip van supersymmetrie (SUSY), bevatten vaak een uitgebreide sector van Higgs. Veel supersymmetrische modellen voorspellen dat het lichtste higgsboson een massa zal hebben die slechts iets boven de huidige experimentele grenswaarden ligt, bij ongeveer 120 GeV/c2 of minder.[Benoeming nodig] Het sterk beproefde minimale supersymmetrische standaardmodel (MSSM) behoort tot de klasse modellen met een tweeHiggsdubletsector van type II en kan worden uitgesloten door de waarneming van een higgs behoort tot een type-I 2HDM. [Edit] Alternatieve mechanismen voor elektrozwakke symmetrie die het hoofdartikel breken: Higgsless-model In de jaren nadat het higgsveld en het boson werden voorgesteld, zijn verschillende alternatieve modellen voorgesteld waarmee het higgsmechanisme zou kunnen worden gerealiseerd. Het higgsboson bestaat in sommige, maar niet alle theorieën. Bijvoorbeeld, bestaat het in het StandaardModel en de uitbreidingen zoals het Minimale Supersymmetrische StandaardModel nog wordt verwacht om in alternatieve modellen zoals Technicolor te bestaan. Modellen die geen higgsveld of higgsboson bevatten, worden Higgsless-modellen genoemd. In deze modellen, veroorzaken de sterk interagerende dynamica eerder dan een extra (Higgs) gebied de non-zero vacuümverwachtingswaarde die elektrozwakke symmetrie breekt. Een gedeeltelijke lijst van deze alternatieve mechanismen is: Technicolor,[35] een klasse modellen die de dynamiek van de sterke kracht probeert na te bootsen als een manier om elektrozwakke symmetrie te breken. Extra-dimensionale Higgsless-modellen waarbij de rol van het higgsveld wordt gespeeld door de vijfde component van het meetveld.[36] Abbott-Farhi-modellen van composiet W- en Z-vectorbogen.[37] Hoogste quark-condensaattheorie waarbij een fundamenteel scalair higgsveld wordt vervangen door een composietveld bestaande uit de top quark en zijn antiquark. Het vlechtige model van Standaard Modeldeeltjes door Sundance Bilson-Thompson, compatibel met lus quantum zwaartekracht en soortgelijke theorieën.[38] Een doel van de LHC- en Tevatron-experimenten is een onderscheid te maken tussen deze modellen en te bepalen of het higgsboson al dan niet bestaat. [Edit] Experimentele zoekactie Net als andere massieve deeltjes (bv. de bovenste quark en W en Z bosons) verslechteren higgsboondeeltjes bijna onmiddellijk naar andere deeltjes, lang voordat ze direct kunnen worden waargenomen. Nochtans, voorspelt het Standaardmodel precies de mogelijke wijzen van verval en hun waarschijnlijkheden. Dit maakt het mogelijk dat de creatie en het verval van een higgsboson worden aangetoond door zorgvuldig onderzoek van de vervalproducten van botsingen. Het experimentele onderzoek begon daarom in de jaren tachtig met de opening van deeltjesversnellers die voldoende krachtig waren om bewijs te leveren met betrekking tot het higgsboson. Aangezien het higgsboson naar verwachting zeer zwaar en moeilijk te detecteren was, en als het al bestond, zou het elke massa in een zeer breed scala kunnen hebben, was er uiteindelijk een aantal zeer geavanceerde faciliteiten nodig voor het zoeken. Deze omvatten zeer krachtige deeltjesversneller en detectoren (om higgsboeien te creëer en, indien mogelijk, hun verval te detecteren), en de verwerking en analyse van enorme hoeveelheden gegevens[39], waarvoor zeer grote wereldwijde computerfaciliteiten nodig zijn. Uiteindelijk werden bij de LHC meer dan 300 biljoen (3 x 1014) proton-proton-botsingen geanalyseerd om de ontdekking van het deeltje te bevestigen.[39] Experimentele technieken omvatten onderzoek van een breed scala aan mogelijke massa's (vaak genoemd in GeV) om geleidelijk het zoekgebied te verkleinen en mogelijke massa's uit te sluiten waar de higgs onwaarschijnlijk waren, statistische analyse, en de exploitatie van meerdere experimenten en teams om na te gaan of de resultaten van alle experimenten met elkaar overeenkomen . [uitgeven] Uitsluiting van mogelijke bereiken Vóór het jaar 2000, hadden de gegevens verzameld bij de Large Electron-Positron Collider (LEP) bij CERN het mogelijk gemaakt een experimentele ondergrens vast te stellen voor de massa van het standaardmodel Higgs boson van 114,4 GeV/c2 op het 95% betrouwbaarheidsniveau (CL). Hetzelfde experiment leverde een klein aantal gebeurtenissen op die konden worden geïnterpreteerd als het resultaat van higgsboon met een massa net boven deze grens — rond 115 GeV — maar het aantal gebeurtenissen was ontoereikend om definitieve conclusies te trekken.[40] De LEP werd in 2000 gesloten vanwege de bouw van haar opvolger, de Large Hadron Collider (LHC). Deze aanpak van het beperken en uitsluiten van mogelijke marges werd voortgezet in het kader van de Tevatron- en LHC-programma's. [Edit] Tevatron and Large Hadron Collider Full operation at the LHC is gedurende 14 maanden uitgesteld vanaf de geslaagde tests van het initiaal op 10 september 2008, tot medio november 2009[41] na een magnet quench event negen dagen na de inaugurale tests die meer dan 50 supergeleidende magneten hebben beschadigd en het vacuüm hebben verontreinigd. [43] De demping werd getraceerd tot een defecte elektrische verbinding en reparaties duurden enkele maanden;[44][45] Ook werden elektrische foutdetectie en snelle quenchverwerkingssystemen verbeterd. Op de Fermilab Tevatron waren er ook lopende experimenten op zoek naar het higgsboson. Vanaf juli 2010 waren gecombineerde gegevens van CDF- en DØ-experimenten op de Tevatron voldoende om het higgsboson in het gebied 158-175 GeV/c2 bij 95% CL uit te sluiten.[46][47] De voorlopige resultaten hebben het uitgesloten gebied sinds juli 2011 uitgebreid tot het gebied 156 - 177 GeV/c2 bij 95% CL.[48] Het collectie en de analyse van gegevens op zoek naar higgs zijn geïntensiveerd vanaf 30 maart 2010, toen de LHC begon te werken bij 3,5 TeV.[49] Voorlopige resultaten van de ATLAS- en CMS-experimenten op de LHC vanaf juli 2011101111111111111100000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Model Higgsboson in het massabasis 155-190 GeV/c2[50] en 149-206 GeV/c2[51] bij respectievelijk 95% CL. Alle bovengenoemde betrouwbaarheidsintervallen zijn afgeleid met behulp van de CLs-methode. Vanaf december 2011 was de zoekopdracht beperkt tot ongeveer 115-130 GeV, met een specifieke focus rond 125 GeV, waar zowel de ATLAS- als de CMS-experimenten onafhankelijk een overmaat aan voorvallen hadden gemeld[52][53], wat betekent dat een hoger dan verwacht aantal deeltjespatronen verenigbaar was met het verval van een HW iggs boson werd gedetecteerd in dit energiegebied . De gegevens waren ontoereikend om te shows of deze excessen het gevolg waren van achtergrondschommelingen (d.w.z. toevallige toeval of andere oorzaken) en de statistische significantie ervan was niet groot genoeg om nog conclusies te trekken of zelfs formeel als "waarneming" te kunnen beschouwen, maar het feit dat beide onafhankelijke experimenten uitwassen met ongeveer dezelfde massa hebben aangetoond, heeft tot aanzienlijke opwinding in de deeltjesfysicagemeenschap geleid.[54] Op 2 december 20. 11. de DØ-samenwerking meldde ook beperkingen op het higgsboson binnen het minimale supersymmetrische standaardmodel, een uitbreiding naar het standaardmodel. Met Proton-antiproton (pp)-botsingen met een middelgroot-massavermogen van 1,96 TeV konden zij een bovengrens vaststellen voor de productie van higgsboson binnen MSSM variërend van 90 tot 300 GeV, met uitzondering van tanβ > 20-30 voor massa's van het higgsboson onder 180 GeV (tanβ) [55] Eind december 2011 werd daarom verwacht dat de LHC voldoende gegevens zou verstrekken om het bestaan van het standaardmodel higgsboson tegen eind 2012, toen de gegevens over de botsing in 2012 (bij energieën van 8 TeV) beschikbaar waren, uit te sluiten of te bevestigen. [56] De updates van de twee LHC-teams zijn in het eerste deel van 2012 voortgezet, waarbij de voorlopige gegevens van december 2011 grotendeels werden bevestigd en verder ontwikkeld.[57][58][59] Er waren ook updates beschikbaar van het team dat de definitieve gegevens van de Tevatron analyseerde[60] Al deze gegevens bleven de aandacht vestigen op de 10. 25 GeV-regio zoals interessante kenmerken. Op 2 juli 2012 publiceerde de samenwerking met ATLAS aanvullende analyses van hun gegevens over 2011, met uitzondering van boson-massabereiken van 111,4 GeV tot 116,6 GeV, 119,4 GeV tot 122,1 GeV en 129,2 GeV tot 5 41 GeV. Op dezelfde datum kondigden de DØ- en CDF-samenwerkingsverbanden verdere analyse aan die hun vertrouwen vergroot. De significantie van de excessen bij energieën tussen 115 en 140 GeV werd nu gekwantificeerd als 2,9 standaardafwijkingen, wat overeenkomt met een kans van 1 op 550 als gevolg van een statistische fluctuatie. Dit bleef echter achter bij het 5 sigma-vertrouwen, zodat de resultaten van de LHC-experimenten noodzakelijk waren om een ontdekking vast te stellen. Op 22 juni 2012 kondigde CERN een seminar aan over de voorlopige bevindingen voor 2012[65][66], en Na het verschijnen van geruchten in de media werd duidelijk dat dit een belangrijke aankondiging zou zijn, maar het was onduidelijk of dit een sterker signaal of een formele ontdekking zou zijn.[67][68] Op 4 juli 2012 kondigde CMS de ontdekking aan van een voorheen onbekende boson met een massa van 125,3 ± 0,6 GeV/c2[2] en ATLAS een boson met een massa van 126,5 GeV/c2.[3][69] Met de gecombineerde analyse van twee soorten interactie (bekend als "kanalen") bereikten beide experimenten een lokale significantie van 5 sigma - of minder dan 1 op 1 miljoen kans op fouten. Wanneer rekening werd gehouden met extra kanalen, was de CMS-significantie 4,9 sigma[2]. De twee teams waren al enige tijd geblindeerd van elkaar aan het werk[wanneer?], wat betekent dat zij hun resultaten niet met elkaar hebben besproken, wat extra zekerheid biedt dat een gemeenschappelijke bevinding een echte validatie van een deeltje is.[39] Dit niveau van bewijs, onafhankelijk bevestigd door twee afzonderlijke teams en experimenten, voldoet aan het formele bewijsniveau dat vereist is om een bevestigde ontdekking. CERN is voorzichtig geweest en heeft alleen verklaard dat het nieuwe deeltje "consistent is met" het higgsboson, maar wetenschappers hebben het niet als het higgsboson aangemerkt, in afwachting van verder collectie en analyse van gegevens[1]. Deze aankondiging betekent dat waarnemingen show dat het pas ontdekte varken een higgsboson kan zijn, en volgens wetenschappers is het zeer waarschijnlijk dat het een higgsboson is, maar verder onderzoek dit deeltje zal, nu het bestaan ervan is bewezen, nog steeds zonder twijfel de vraag moeten stellen of het deeltje in feite als een higgsboson is bevestigd.