Kan det være fem Higgs-bosoner?

[SeaLion]

Fysikere på CERN utelukker ikke at det kan være flere higgsfelt med tilhørende higgsbosoner. Helt siden Higgs-bosonet ble funnet i 2012, så har diskusjonen gått om dette er det Higgs-bosonet man var på jakt etter, eller om det er for lett? Derfor vurderer fysikerne nå å søke etter tyngre higgsbosoner.

https://cerncourier.com/a/tau-pairs-speed-search-for-heavy-higgs-bosons/

Kan dette ha noe for seg? Og hva slags konsekvenser kan det ha hvis det virkelig finnes flere higgsfelt?

[-trygve]

Hvis du kun ser på forklaringen av hvordan higgsmekanismen gir masse til partikler vil introduksjonen av ekstra higgsfelt kun gi noen veldig subtile endringer. På et populærvitenskaplig nivå vil forklaringen være den samme som før. Oppdagelsen av ekstra higgsfelt ville imidlertid være en revolusjon i partikkelfysikken. Alt LHC har observert så langt har stemt skuffende bra med standardmodellen. Vi vet det må finnes noe fysikk som ikke forklares av standardmodellen - blant annet fra observasjonen av mørk materie og mørk energi - men LHC-eksperimentene har ikke gitt noen gode pekepinner på hva dette "noe mer" er. Ekstra higgsfelt er noe utover standardmodellen og slik sett kjempestort i seg selv, men det forklarer ikke alt som mangler. Men det vil peke ut en retning for hva slags ny fysikk det er mest naturlig å lete videre etter. Akkurat nå famler vi egentlig mest i blinde i håp om å finne noe nytt.

[Sandy Koufax]

Når vi vet hvor mye som mangler i partikkelfysikken: mørk materie, mørk energi, bevis for graviton og så videre, så har ikke LHC funnet så mye. Men en større partikkelkollider vil muligens hjelpe. Da bør den selvsagt være betraktelig større og partikkelakseleratoren være basert på nanoteknologiske nyvinninger for å forbedre effekten.

[SeaLion]

LHC ble vel egentlig bygd for å finne manglende elementer i standardmodellen. Som sådan har den vel vært meget vellykket. Dette med mørk materie og mørk energi er vel såpass ferskt at det knapt var "oppfunnet" da dagens LHC ble planlagt. Eller tar jeg feil nå?

Og finnes vel allerede idéer om arvtageren, selv om jeg er usikker på om det finnes konkret planlegging av denne.

[-trygve]

Du tar litt feil og litt rett. Å finne Higgs-bosonet var hovedmålet med LHC, så sånn sett er eksperimentet meget vellykket. Men LHC-eksperimentene er designet for å kunne gjøre mye mer enn å bare lete etter Higgs, og mørk materie er et av de viktige punktene som gjenstår. Ideen om mørk materie er gammel, og søk etter det har vært én av de viktige driverne bak LHC. Å forstå materie-antimaterie-asymmetrien er en annen.

Selv om LHC offisielt sette er en stor suksess nå som den har funnet Higgs-bosonet synes jeg det er lov å være litt skuffet over at det ikke er funnet noe mer. Men slik er det med sånne eksperimenter, man må bare lete der man kan og håpe at det er noe interessant å finne der. Enten er man heldig eller så er man det ikke. Jeg kjenner ikke til noen tegn på at data-settet fra LHC-eksperimentene er dårlig utnyttet eller at akselerator og detektorer er dårligere enn de burde vært, så jeg synes det er rimelig å tilskrive mangelen på flere funn med "uflaks" - altså at den nye fysikken så langt har vist seg å være utenfor rekkevidde. Men LHC-programmet er langt fra ferdig, og selv om energien ikke lar seg øke videre vil økte datamengde kunne gi oss funn som per i dag er utenfor rekkevidde.

Det er flere idéer om arvtager til LHC og teknologiutvikling er godt i gang både på akseleratorsiden og detektorsiden. Denne teknologiutviklingen er generisk, og det er ikke bestemt hva slags akselerator som skal bygges neste gang eller hvor den skal bygges. De mest aktuelle alternativene er en lineær maskin som kolliderer elektroner og positroner med lavere energi enn LHC, men likevel vesentlig høyere energi enn forrige elektron-positron-maskin, eller en større sirkulær maskin som kolliderer protoner mot protoner med høyere energi enn LHC