Compact Muon Solenoid (CMS) är en allmän detektor vid Large Hadron Collider (LHC). Den har ett brett fysikprogram som sträcker sig från att studera standardmodellen (inklusive Higgs boson) till att söka efter extra dimensioner och partiklar som kan utgöra mörk materia. CMS-detektorn är uppbyggd kring en enorm magnetmagnet., Detta sker i form av en cylindrisk spole av supraledande kabel som genererar ett fält på 4 tesla, cirka 100 000 gånger jordens magnetfält. Fältet är begränsat av ett stål ” ok ” som utgör huvuddelen av detektorns 14 000 tons vikt. Credit: CERN
Higgs boson är den grundläggande partikel som är associerad med Higgs-fältet, ett fält som ger massa till andra grundläggande partiklar som elektroner och kvarkar. En partikels massa bestämmer hur mycket den motstår att ändra sin hastighet eller position när den möter en kraft. Inte alla grundläggande partiklar har massa., Fotonen, som är ljusets partikel och bär den elektromagnetiska kraften, har ingen massa alls.
Higgs boson föreslogs 1964 av Peter Higgs, François Englert och fyra andra teoretiker för att förklara varför vissa partiklar har massa. Forskare bekräftade sin existens i 2012 genom ATLAS och CMS experiment vid Large Hadron Collider (LHC) vid CERN i Schweiz. Denna upptäckt ledde till att 2013 års Nobelpris i fysik tilldelades Higgs och Englert.,
den första ATLAS-Innerdetektorns ändlock efter fullständig insättning i flytande Argonkryostat. Credit: © CERN
forskare studerar nu Higgs bosons karakteristiska egenskaper för att avgöra om den exakt matchar förutsägelserna för standardmodellen för partikelfysik. Om Higgs boson avviker från modellen kan den ge ledtrådar till nya partiklar som bara interagerar med andra standardmodellpartiklar genom Higgs boson och därigenom leda till nya vetenskapliga upptäckter.,
LHC-tunneln. Credit: © CERN
Higgs Boson Facts
- Higgs boson får sin massa precis som andra partiklar—från sina egna interaktioner med Higgs-fältet.
- Det kan finnas mer än en Higgs boson. En teoretisk modell av ny fysik förutspår fem Higgs bosons.
- medan Higgs boson ger massa till kvarkarna som utgör en proton, är den endast ansvarig för att ge en proton ca 10% av dess massa., Den andra 90% av en protons massa kommer från de komplexa interaktionerna mellan kvarkarna och den starka kärnkraften.
- eftersom Higgs boson har rollen att generera massan av andra partiklar och det faktum att mörk materia i första hand kan detekteras genom sin massa, kan Higgs boson vara en unik portal för att hitta tecken på mörk materia.
Doe Office of Science: bidrag till Higgs Boson Research
LHC vid CERN är den högsta energipartikelkollidern i världen. Det är för närvarande det enda stället forskare kan skapa och studera Higgs bosons., DOE Office of Science (SC) bidrog med viktiga acceleratormagneter för att hjälpa till att konstruera LHC. DOE stöder också många forskare, ingenjörer och tekniker i LHC-programmet. LHC är värd för fyra stora experimentella partikeldetektorer, varav två delvis stöds av SC: s kontor för hög Energifysik: ATLAS och CMS. Amerikanska forskare står för cirka 20% och 25% av ATLAS-respektive CMS-samarbetena. De spelar också ledarroller i många aspekter av varje experiment., Dessa experiment gör exakta mätningar av Higgs bosons egenskaper för att avgöra om det matchar standardmodellen förutsägelser eller erbjuder ledtrådar till ny fysik, utforska nya partiklar och deras interaktioner, och identifiera den nya fysiken i mörk materia.