Compact Muon Solenoid (CMS) on yleiskäyttöinen ilmaisin Large Hadron Collider (LHC). Sillä on laaja fysiikkaohjelma, joka ulottuu standardimallin (mukaan lukien Higgsin bosoni) tutkimisesta ylimääräisten ulottuvuuksien ja hiukkasten etsimiseen, jotka voisivat muodostaa pimeää ainetta. CMS-ilmaisin on rakennettu valtavan magneettimagneetin ympärille., Tämä muodostuu sylinterimäisestä suprajohtavasta kaapelista, joka tuottaa 4 Teslan kentän, joka on noin 100 000 kertaa Maan magneettikenttä. Kenttää rajoittaa teräksinen ”ies”, joka muodostaa suurimman osan ilmaisimen 14 000 tonnin painosta. Credit: Cern
Higgsin bosoni on Higgsin kenttään liittyvä perushiukkanen, kenttä, joka antaa massaa muille perushiukkasille, kuten elektroneille ja kvarkeille. Hiukkasen massa määrittää, kuinka paljon se vastustaa nopeutensa tai asentonsa muuttamista kohdatessaan voiman. Kaikilla perushiukkasilla ei ole massaa., Fotonilla, joka on valon hiukkanen ja joka kantaa sähkömagneettista voimaa, ei ole lainkaan massaa.
Higgsin bosoni oli ehdottanut vuonna 1964 Peter Higgs, François Englert, ja neljä muuta teoreetikot selittää, miksi tietyt partikkeleilla on massa. Tutkijat vahvistivat sen olemassaolon vuonna 2012 ATLAS-ja CMS-kokeet at Large Hadron Collider (LHC) CERNISSÄ Sveitsissä. Löytö johti siihen, että vuonna 2013 Nobelin fysiikanpalkinto myönnettiin Higgsille ja Englertille.,
ensimmäinen ATLAS Inner Detector End-cap sen jälkeen, kun se on kokonaan asetettu nesteeseen Argon Cryostat. Luotto: © CERN
tutkijat tutkivat nyt Higgsin bosonin ominaispiirteitä selvittääkseen, vastaako se tarkasti hiukkasfysiikan standardimallin ennusteita. Jos Higgsin bosoni poikkeaa malli, se voi antaa vihjeitä uusia hiukkasia, jotka vain vuorovaikutuksessa muiden standardimallin hiukkaset kautta Higgsin bosoni ja siten aiheuttaa uusia tieteellisiä löytöjä.,
LHC-tunneli. Luotto: © CERN
Higgsin bosonin faktat
- Higgsin bosoni saa massansa aivan kuten muutkin hiukkaset—omasta vuorovaikutuksestaan Higgsin kentän kanssa.
- saattaa olla useampi kuin yksi Higgsin bosoni. Yksi uuden fysiikan teoreettinen malli ennustaa viisi Higgsin bosonia.
- vaikka Higgsin bosoni antaa massaa protonin muodostaville kvarkeille, se on vastuussa vain protonin antamisesta noin 10% massastaan., Loput 90% protonin massasta tulee kvarkkien monimutkaisista vuorovaikutuksista ja voimakkaasta ydinjoukosta.
- koska Higgsin bosonin tehtävänä on tuottaa muiden hiukkasten massa ja se, että pimeä aine voidaan ensisijaisesti havaita massansa kautta, Higgsin bosoni voi olla ainutlaatuinen portaali pimeän aineen merkkien löytämiseen.
DOE Office of Science: Contributions to Higgs Boson Research
the LHC at CERN is the highest-energy particle collider in the world. Se on tällä hetkellä ainoa paikka, tutkijat voivat luoda ja tutkia Higgsin bosoni., DOE Office of Science (SC) osaltaan tärkeitä kiihdytin magneetteja auttaa rakentamaan LHC. DOE tukee myös monia tiedemiehiä, insinöörejä ja teknikoita LHC-ohjelmassa. LHC: ssä on neljä suurta kokeellista hiukkasilmaisinta, joista kahta tukee osittain SC: n Korkeaenergiafysiikan toimisto: ATLAS ja CMS. Yhdysvaltalaistutkijoiden osuus ATLAS-ja CMS-yhteistyöstä on noin 20% ja CMS-yhteistyöstä noin 25%. He ovat myös johtotehtävissä monella osa-alueella jokaisessa kokeilussa., Nämä kokeet ovat tehdä tarkkoja mittauksia Higgsin bosonin ominaisuudet määrittää, jos se vastaa Standardin Mallin ennusteita tai tarjoaa johtolankoja uusien fysiikan, tutkia uusia hiukkasia ja niiden vuorovaikutusta, ja tunnistaa uusia fysiikan pimeää ainetta.