Sex år efter upptäckten, Higgsbosonet har äntligen observerats förfallna till grundläggande partiklar som kallas bottenkvarker. Fyndet, presenteras idag på CERN av ATLAS och CMS -samarbeten vid Large Hadron Collider (LHC), överensstämmer med hypotesen att det genomträngande kvantfältet bakom Higgs-bosonen också ger massa till bottenkvarken. Båda lagen har lämnat in sina resultat för publicering idag.

Standardmodellen för partikelfysik förutspår att cirka 60% av tiden en Higgs -boson kommer att förfalla till ett par bottenkvarkar, den näst tyngsta av de sex smakerna av kvarker. Att testa denna förutsägelse är avgörande eftersom resultatet antingen skulle stödja standardmodellen - som bygger på tanken att Higgs -fältet ger kvarkar och andra grundläggande partiklar med massa - eller rockar dess grundvalar och pekar på ny fysik.

Att upptäcka denna vanliga Higgs-boson-förfallskanal är allt annat än lätt, som sexårsperioden sedan upptäckten av bosonen har visat. Anledningen till svårigheten är att det finns många andra sätt att producera bottenkvarkar vid proton -protonkollisioner. Detta gör det svårt att isolera Higgs-bosons sönderfallssignal från bakgrundsbruset som är associerat med sådana processer. Däremot, de mindre vanliga Higgs-boson-sönderfallskanalerna som observerades vid upptäckten av partikeln, såsom sönderfallet till ett par fotoner, är mycket lättare att extrahera från bakgrunden.

För att extrahera signalen, ATLAS och CMS -samarbeten kombinerade var och en av data från den första och andra körningen av LHC, som involverade kollisioner med energier på 7, 8 och 13 TeV. De tillämpade sedan komplexa analysmetoder på data. Resultatet, för både ATLAS och CMS, var upptäckten av förfallet av Higgs boson till ett par bottenkvarkar med en betydelse som överstiger 5 standardavvikelser. Vidare, båda lagen mätte en hastighet för förfallet som överensstämmer med standardmodellens förutsägelse, inom mätningens nuvarande precision.

"Denna observation är en milstolpe i utforskningen av Higgs -bosonet. Den visar att ATLAS- och CMS -experimenten har uppnått djup förståelse för deras data och en kontroll över bakgrunden som överträffar förväntningarna. ATLAS har nu observerat alla kopplingar av Higgs -bosonet till tunga kvarkar och leptoner från tredje generationen samt alla större produktionssätt, "sa Karl Jakobs, talesperson för ATLAS -samarbetet.

"Sedan den första en-experimentobservationen av Higgs bosons förfall till tau-leptoner för ett år sedan, CMS, tillsammans med våra kollegor i ATLAS, har observerat kopplingen av Higgs -bosonet till de tyngsta fermionerna:tau, toppkvarken, och nu bottenkvarken. Den fantastiska LHC-prestandan och moderna maskininlärningstekniker gjorde att vi kunde uppnå detta resultat tidigare än väntat, "sa Joel Butler, talesperson för CMS -samarbetet.

Med mer data, samarbetena kommer att förbättra precisionen hos dessa och andra mätningar och sänka Higgs-bosonets förfall till ett par mycket mindre massiva fermioner som kallas muoner, alltid titta på avvikelser i data som kan peka på fysik bortom standardmodellen.

"Experimenten fortsätter hemma på Higgs -partikeln, som ofta anses vara en portal till ny fysik. Dessa vackra och tidiga prestationer understryker också våra planer för att uppgradera LHC för att väsentligt öka statistiken. Analysmetoderna har nu visat sig nå den precision som krävs för att utforska hela fysiklandskapet, inklusive förhoppningsvis ny fysik som hittills gömmer sig så subtilt, "säger CERN -chef för forskning och dator Eckhard Elsen.