물리학 자들은 양성자-양성자 충돌에서 3 개의 boson이 생성되는 것을 처음으로 관찰했습니다.

기본 입자의 상호 작용을 설명하는 기존 이론 중 가장 포괄적 인 표준 모델은 소위 3- 보손 상호 작용의 존재를 예측합니다. 이러한 상호 작용은 Large Hadron Collider에서 단일 이벤트의 결과로 세 가지 종류의 boson이 동시에 생성되는 프로세스입니다.

3- 보손 상호 작용은 매우 드물며, 보통 힉스 보손 이벤트보다 수백 배 덜 흔합니다. 일반적으로 천억 개의 양성자-양성자 충돌마다 한 번씩 발생하기 때문입니다. 표준 모델이 그들의 존재를 예측하지만 물리학 자들은 여전히 ​​그것들을 실험적으로 관찰 할 수 없었습니다.

전 세계 여러 물리학 연구소의 대규모 연구자 그룹 인 CMS Collaboration은 최근 처음으로 양성자-양성자 충돌에서 3 개의 거대한 게이지 보손이 형성되는 것을 관찰했습니다 (게이지 보손은 기본 상호 작용의 운반자 역할을하는 보손입니다).

Physical Review Letters에 게재 된 그들의 논문은 3- 보손 상호 작용의 존재에 대한 최초의 실험적 증거를 제공하여 근본적인 거대 게이지 보손, 즉 W ±, Z 보손 및 힉스 보손 간의 상호 작용을 연구하는 새로운 가능성을 열어줍니다.

Fermilab에있는 LHC 물리학 센터의 연구원 인 Saptaparna Bhattacharya는“3-boson 상호 작용의 희귀 성과 참신함이 이러한 이벤트를 찾기 시작하기로 결정한 주요 원동력이었습니다. "우리의 업적은 8 TeV와 13 TeV의 에너지에서 ATLAS와 CMS에 의해 수행 된 이러한 프로세스를 검색하려는 이전 시도의 정점입니다."

CMS 실험은 LHC에서 범용 검출기 (예 : 소형 뮤온 솔레노이드 또는 CMS)를 사용하여 진행중인 연구입니다. 지난 몇 년 동안 CMS Collaboration의 회원들은이 검출기를 사용하여 암흑 물질을 검색하고 새로운 물리학의 발견을 촉진 할 수있는 입자 상호 작용과 관련된 데이터를 수집했습니다.

최근 연구에서 물리학 자들은 2016 년과 2018 년 사이에 탐지기가 수집 한 대규모 데이터 세트를 살펴보면서 triboson 상호 작용이 더욱 쉽게 이용 가능 해지고 배경 신호와 구별 될 수있을만큼 충분히 높은 이벤트 비율을 가졌다는 사실을 깨달았습니다.

그래서 그들은 triboson 또는 VVV (V = W +, W-, Z-bosons)를 찾고 5.7 표준 편차에서 3-boson 상호 작용의 존재를 설정했습니다. 즉, 관측 확률은 106 배경 변동 중 1입니다. 백만 분의 1의 기회.

Saptaparna Bhattacharya는“한 번의 충돌로 세 개의 무거운 게이지 보손의 형성을 관찰하는 것은 LHC의 물리학에서 중요한 이정표입니다. “처음에 우리는 LHC 프로그램의 초기 단계에서 이러한 프로세스를 탐지하는 데 회의적이었습니다. 이 발견은 게이지 보손 간의 근본적인 상호 작용에 대한 빛을 비추고 표준 모델의 복잡한 세부 사항에 대한 새로운 창을 엽니 다. "

CMS 협력은 이제 그들이 발견 한 프로세스를 연구하기위한 추가 연구를 수행 할 계획이며, W ± 및 Z-boson이 쿼크 및 중성미자로 붕괴되는 이벤트를 찾기 위해 분석을 확장 할 계획입니다.

이를 통해 표준 모델의 정확성을 추가로 확인하고 기존 물리 이론으로는 설명 할 수없는 새로운 물리 현상을 잠재적으로 드러 낼 수 있습니다.