Een minieme fractie higgsdeeltjes die in de LHC-versneller op CERN worden gemaakt, lijkt te vervallen naar een Z-deeltje en een foton. Aanwijzingen daarvoor komen uit een nieuwe combinatie van de metingen van ATLAS en het concurrerende CMS-experiment.
Eerder meldden beide experimenten bij de LHC-versneller afzonderlijke metingen aan het extreem zeldzame verval van het higgsdeeltje naar twee elektronen of muonen (ontstaan uit een Z-deeltje) en een foton.
Die metingen waren statistisch nog niet sterk genoeg voor harde conclusies. De combinatie van alle gegevens van ATLAS en CMS levert nu een resultaat met 3,4 sigma. Voor fysici is dat genoeg om van een aanwijzing te spreken.
De gebruikte metingen zijn afkomstig uit de tweede meetperiode van de LHC-versneller, zogeheten Run-2 tussen 2015-2018. De verwachting is dat met nog meer gegevens uit de huidige LHC-Run-3 het verval van higgs naar Z en een foton overtuigend te zien zal zijn.
Aan die analyses wordt al gewerkt, zegt Nicolo de Groot van de Radboud Universiteit en Nikhef, die met een promovenda bij het werk betrokken was. Het eerdere ATLAS-resultaat had 2,2 sigma relevantie.
Metingen aan een zeldzaam higgsverval naar Z en een foton is een speerpunt van de experimenten op CERN sinds daar in 2012 het higgsdeeltje werd gevonden. Het higgsdeeltje is nauw betrokken bij het mechanisme dat elementaire deeltjes hun massa geeft volgens het Standaardmodel.
Zeldzame vervalprocessen zoals naar Z en een foton zijn belangrijk, omdat daarin eventuele afwijkingen van het Standaardmodel naar voren kunnen komen. Dat komt doordat ze alleen via subtiele processen kunnen optreden, die gevoelig zijn voor eventuele onbekende deeltjes of krachten.
Volgens het Standaardmodel vervalt circa 0,15 procent van de higgsdeeltjes naar Z en een foton. Dat maakt het verval heel lastig te meten. In de data zou er een smalle piek tegen een gladde achtergrond van elektronen, muonen en fotonen door ontstaan.
De metingen zijn wel belangrijk, zegt physics coordinator bij ATLAS en Nikhef-onderzoeker Pamela Ferrari in een commentaar in CERN Courier van deze maand. Sommige theoretische uitbreidingen van het Standaardmodel voorspellen andere vervalpercentages, bijvoorbeeld als de higgs uit nog kleinere elementen zou bestaan.
Daarvoor zijn vooralsnog geen aanwijzingen. De nieuwe gecombineerde metingen lijken vooral in overeenstemming met de voorspelde waarde volgens het Standaardmodel.
