Het ATLAS-experiment op CERN heeft nieuwe aanwijzingen dat bij sommige protonbotsingen in de LHC-versneller tweetallen higgsdeeltjes kunnen ontstaan. Dat is op de ICHEP26 conferentie in Brazilië gemeld.
Op de tweejaarlijkse internationale deeltjesconferentie ICHEP presenteerden onderzoekers van het ATLAS-experiment vandaag de resultaten van een speurtocht naar protonproton-botsingen waarbij specifiek twee taudeeltjes ontstaan.
Zulke paren taudeeltjes kunnen erop wijzen dat twee higgsdeeltjes kort na hun gezamenlijke ontstaan beide uit elkaar zijn gevallen in b-mesonen en taudeeltjes. Eerder werden door ATLAS en het concurrerende CMS-experiment samen al higgsparen gezocht via een proces waarin die in b-mesonen en fotonen vervallen, het zogenoemde HH>bbjj kanaal.
Voor de nieuwe analyses werden voor het eerst gegevens uit de meest recente run3 van de LHC gebruikt. LHC run3 is begin deze zomer afgesloten, maar een groot deel van de meetgegevens wacht nog op analyses.
Harde bewijzen voor het ontstaan van tweetallen higgsdeeltjes zijn in de onderzochte data nog niet te vinden, maar wel aanwijzingen in die richting. Statistisch is het gevonden effect ongeveer 1 sigma groot, meldt ATLAS op ICHEP26. De signalen kunnen nog toeval zijn. Pas bij 5 sigma is er in de deeltjesfysica sprake van een ontdekking.
Zo ver is het met 1 sigma nog niet. Niettemin is het een interessante ontwikkeling, zegt deeltjesfysicus Tristan Du Pree, verbonden aan ATLAS. Nikhef is partner in ATLAS. Een aantal Nikhef-promovendi werken mee aan de zoektochten naar dubbel-higgsgebeurtenissen.
Du Pree: “Eerder meldden we van ATLAS en CMS samen aanwijzingen voor dubbelhiggs met twee fotonen met een statistiek van 3 sigma. Dit komt daarbij en het geeft goede moed dat we met de volledige data uit run3 een stap verder zullen komen.”
Ook ATLAS-fysicus Pamela Ferrari, voor Nikhef werkzaam op CERN, noemt het nieuwe resultaat bemoedigend. “In het algemeen is nu wel het gevoel dat we in alle data tot en met run3 een eerste signaal zullen kunnen vinden. Zeker als ATLAS en CMS hun metingen combineren.”
Dat betekent een belofte voor de metingen die over enkele jaren gaan komen als de LHC is verbouwd naar nog hogere bundelintensiteit, de HiLumi LHC, zegt Ferrari.
Het tegelijk ontstaan van twee higgsdeeltjes is in theorie enorm zeldzaam, omdat higgsdeeltjes op zich al zwaar zijn en dus veel botsingsenergie bij elkaar moet komen om ze te maken.
Theoretisch gezien zijn de interacties tussen higgsdeeltjes echter heel waardevol, omdat die direct zicht bieden op de zogeheten higgs-potentiaal. De vorm daarvan geeft aan hoe precies de invloed van een higgsdeeltje op andere deeltjes verloopt. De zelfinteractie van higgsdeeltjes zou dat bij uitstek moeten laten zien.
Het in 2012 aangetoonde higgsdeeltje hoort bij het universele higgsveld dat alle elementaire deeltjes een specifieke massa geeft. Die exacte higgspotentiaal is tot nog toe alleen globaal bekend. Daardoor staan tal van theoretische vragen nog open over het higgsmechanisme en zelfs de stabiliteit van het universum.
