การศึกษา Higgs boson นั้นเหมือนกับ geocaching เว็บสล็อตแตกง่ายนักฟิสิกส์อนุภาคเชิงทฤษฎี Gudrun Heinrich จากสถาบันเทคโนโลยี Karlsruhe ในเยอรมนีกล่าว เหมือนกับที่นักเล่นอดิเรกใช้อุปกรณ์ GPS เพื่อค้นหาขุมทรัพย์เล็กๆ น้อยๆ ที่ซ่อนอยู่ นักฟิสิกส์กำลังใช้ไหวพริบในการเปิดโปงขุมทรัพย์ของฮิกส์โบซอน ในปี 2555 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบแคชเท่านั้น อีก 10 ปีข้างหน้าทุ่มเทให้กับการเปิดเผยเนื้อหา และการสอบสวนนั้นยังคงดำเนินต่อไป “ความหวังก็คือเนื้อหาจะมีบางอย่างเช่นแผนที่ที่นำทางเราไปสู่ขุมทรัพย์ที่ใหญ่กว่านี้” ไฮน์ริชกล่าว
การศึกษาโดยละเอียดของ Higgs boson สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ไขปริศนา
ที่แบบจำลองมาตรฐานไม่สามารถอธิบายได้ นักฟิสิกส์อนุภาคเชิงทฤษฎี Laura Reina จาก Florida State University ในแทลลาแฮสซีกล่าวว่า “เรารู้ว่าทฤษฎีนี้มีข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น แบบจำลองมาตรฐานไม่มีคำอธิบายสำหรับสสารมืด ซึ่งเป็นสสารในเงามืดที่ส่งน้ำหนักไปรอบจักรวาล ต้องใช้แรงโน้มถ่วงที่จำเป็นในการอธิบายการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่หลากหลาย และทฤษฎีนี้ไม่สามารถอธิบายปัญหาอื่นๆ ได้ เช่น เหตุใดเอกภพจึงประกอบขึ้นจากสสารเป็นส่วนใหญ่ แทนที่จะเป็นอัตตาที่เปลี่ยนแปลงไป หรือปฏิสสาร วิธีแก้ปัญหาที่เสนอมากมายสำหรับข้อบกพร่องของแบบจำลองมาตรฐานต้องการอนุภาคใหม่ที่จะเปลี่ยนวิธีที่ Higgs โต้ตอบกับอนุภาคที่รู้จัก
ฮิกส์โบซอนเองไม่รับผิดชอบต่อมวล นั่นเป็นงานของเขตฮิกส์แทน ตามควอนตัมฟิสิกส์ อนุภาคทั้งหมดจะกระเพื่อมในทุ่งที่มองไม่เห็น เหมือนระลอกคลื่นบนสระน้ำ Higgs bosons เป็นคลื่นในทุ่ง Higgs ซึ่งแผ่ซ่านไปทั่วจักรวาล เมื่ออนุภาคมูลฐานมีปฏิสัมพันธ์กับสนามฮิกส์ พวกมันจะได้รับมวล ยิ่งอนุภาคมีมวลมากเท่าไร ก็จะยิ่งมีปฏิสัมพันธ์กับสนามฮิกส์มากขึ้นเท่านั้น และกับฮิกส์โบซอน อนุภาคที่ไม่มีมวล เช่น โฟตอน จะไม่โต้ตอบโดยตรงกับสนามฮิกส์เลย
หนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการล่าขุมทรัพย์ที่เกี่ยวข้องกับฮิกส์คือการวัดปฏิสัมพันธ์เหล่านั้น
เรียกว่า “ข้อต่อ” ข้อต่อของ Higgs อธิบายว่าอนุภาคใดที่ Higgs boson สลายตัว อนุภาคใดที่สามารถหลอมรวมเพื่อผลิต Higgs boson และความถี่ที่กระบวนการเหล่านั้นเกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์วัดข้อต่อเหล่านี้โดยการลอดผ่านและวิเคราะห์การโปรยลงมาของอนุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อ Higgs bosons ปรากฏขึ้นในเศษของโปรตอนที่แตกตัว
แม้ว่าอนุภาคที่ไม่รู้จักจะหนักเกินกว่าจะแสดงที่ LHC ได้ แต่ข้อต่อของ Higgs สามารถเปิดเผยการมีอยู่ของพวกมันได้ นักฟิสิกส์อนุภาค Marumi Kado จาก Sapienza University of Rome และ CERN ซึ่งเป็นรองโฆษกของ ATLAS กล่าวว่า “การมีเพศสัมพันธ์เหล่านี้ไม่ได้เป็นอย่างที่คุณคาดหวังให้เป็นสัญญาณที่ชัดเจนมากของฟิสิกส์ใหม่ที่น่าสนใจอย่างไม่น่าเชื่อที่อยู่เบื้องหลัง
แผนภาพการทดลอง ATLAS
การทดลอง ATLAS เป็นหนึ่งในสองเครื่องตรวจจับเพื่อดูสัญญาณที่ชัดเจนของฮิกส์โบซอน ในเหตุการณ์นี้ ซึ่งบันทึกเมื่อวันที่ 10 มิถุนายน 2012 และแสดงไว้ที่นี่ในมุมมองที่แตกต่างกันสามมุมมอง อนุภาค Higgs ที่ปรากฎตัวจะสลายตัวเป็นมิวออนสี่ตัว (แทร็กสีแดง)
การ ทดลอง ATLAS © 2012 CERN ( CC BY-SA 4.0 )
นักฟิสิกส์ได้ตรวจสอบข้อต่อของอนุภาคมูลฐานหลายตัวแล้ว ซึ่งรวมถึงอนุภาคหลักทั้งสองประเภทในฟิสิกส์: โบซอน (อนุภาคที่มีแรง) และเฟอร์มิออน (อนุภาคที่ประกอบเป็นสสาร เช่น อิเล็กตรอน) นักวิทยาศาสตร์ได้วัดปฏิสัมพันธ์ของ Higgs กับญาติหนักของอิเล็กตรอนที่เรียกว่า tau lepton (a fermion) และกับ W และ Z bosons อนุภาคที่ส่งแรงอ่อนซึ่งมีหน้าที่ในการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีบางประเภท นักวิจัยยังระบุข้อต่อของฮิกส์ด้วยไปที่ควาร์กบนและควาร์กล่าง นั่นคือควาร์กสองในหกประเภทซึ่งรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดใหญ่เช่นโปรตอนและนิวตรอน (กลุ่มฮิกส์รับผิดชอบมวลของอนุภาคมูลฐาน แต่มวลของอนุภาคประกอบ ซึ่งรวมถึงโปรตอนและนิวตรอน ส่วนใหญ่มาจากพลังงานของอนุภาคที่ส่งเสียงเจื้อยแจ้วอยู่ภายใน)
คัปปลิ้งที่วัดได้จนถึงตอนนี้เกี่ยวข้องกับอนุภาคมูลฐานที่หนักกว่าของโมเดลมาตรฐาน ยกตัวอย่างเช่น ท๊อปควาร์กนั้นหนักพอๆ กับอะตอมของทองคำทั้งหมด เนื่องจากฮิกส์จับคู่กับอนุภาคหนักอย่างแน่นหนา การโต้ตอบเหล่านั้นจึงมักจะวัดได้ง่ายกว่า ถัดไป นักวิทยาศาสตร์ต้องการสังเกตข้อต่อของอนุภาคที่เบากว่า ATLAS และ CMS ใช้เครื่องตรวจจับขนาดยักษ์เพื่อดูคำใบ้ว่าฮิกส์สลายตัวเป็นมิวออน ซึ่งเป็นพี่น้องรุ่นมิดเดิ้ลเวทในตระกูลอิเล็กตรอน เบากว่าเอกภาพแต่หนักกว่าอิเล็กตรอน ทีมงานได้เริ่มตรวจสอบการมีเพศสัมพันธ์กับควาร์กเสน่ห์ ซึ่งมีมวลน้อยกว่าควาร์กบนและล่าง
จนถึงปัจจุบัน Higgs ได้ปฏิบัติตามรุ่นมาตรฐานแล้ว “เรื่องใหญ่ที่เราค้นพบคือมันดูสวยมากเหมือนที่เราคาดไว้ ไม่มีเรื่องน่าประหลาดใจใดๆ เลย” Sally Dawson นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ในอัพตัน รัฐนิวยอร์ก กล่าว
แต่อาจมีความคลาดเคลื่อนที่ยังไม่ถูกตรวจพบ การคาดคะเนแบบจำลองมาตรฐานเห็นด้วยกับคัปปลิ้งที่วัดได้ภายในแถบค่าคลาดเคลื่อนประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่า แต่ไม่มีใครรู้ว่าพวกเขาเห็นด้วยภายใน 5 เปอร์เซ็นต์หรือ 1 เปอร์เซ็นต์ ยิ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดข้อต่อเหล่านี้ได้แม่นยำมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งสามารถทดสอบธุรกิจตลกๆ ได้ดีขึ้นเท่านั้นสล็อตแตกง่าย
