Penemuan partikel Higgs pada tahun 2012 oleh ATLAS dan CMS, dua eksperimentasi besar di LHC, menjadi momen landmark dalam sejarah fisika partikel. Dalam artikel ini, kita akan membahas beberapa aspek penting dari penemuan ini dan bagaimana penemuan tersebut mempengaruhi pemahaman kita tentang alam semesta.
Masa Higgs Boson
Segera setelah penemuan, fisikawan mulai menguji sifat partikel baru untuk mengetahui apakah itu partikel Standard Model Higgs boson atau sesuatu yang lain. Salah satu parameter terakhir yang diukur adalah masa Higgs boson, yang ditemukan sekitar 125 GeV (sekitar 130 kali lebih besar dari massa proton). Dengan masa ini, partikel Higgs dapat mengurai dalam beberapa cara yang berbeda.
Sifat Unik Higgs Boson
Penemuan Higgs boson membuka cabang baru dalam fisika partikel, karena peneliti mulai mempelajari sifatnya. Dalam Standard Model, partikel Higgs unik: memiliki spin nol (membuatnya partikel fundamental yang unik), tidak memiliki muatan listrik dan tidak memiliki interaksi gaya kuat. Spin dan parity diukur melalui korelasi sudut antara partikel-partikel yang diurai. Ternyata, sifat-sifat ini ditemukan sesuai prediksi. Pada titik ini, fisikawan mulai memanggilnya "partikel Higgs".
Interaksi dengan Partikel lain
Dengan menguji produksi dan penguraian partikel Higgs, fisikawan ATLAS memastikan bahwa partikel Higgs berinteraksi dengan baik dengan partikel boson dan fermion (partikel yang membentuk materi), konfirmasi prediksi Standard Model bahwa partikel dasar mendapatkan massa melalui lapangan Higgs yang universal.
Penemuan Interaksi dengan Vector Bosons
Penemuan interaksi partikel Higgs dengan vector bosons: foton, W dan Z, memberikan bukti kritis untuk proses yang dikenal sebagai symmetry breaking spontan electroweak. Proses ini adalah prediksi teori BEH mechanism.
Mengurai ke Partikel Tau
Pada awalnya, penemuan partikel Higgs tidak mencukupi untuk memberikan gambaran lengkap tentang sifat partikel tersebut. Dalam Standard Model, tipe-tipe coupling yang berbeda menentukan interaksi partikel Higgs dengan fermion dan boson, sehingga adanya fisika baru belum ditemukan dapat mempengaruhi mereka secara berbeda.
Interaksi dengan Partikel Fermion
Penemuan pertama probe langsung dari interaksi fermion adalah mengurai ke partikel tau, yang diamati dalam kombinasi ATLAS dan CMS pada akhir Run 1. Selama Run 2, peningkatan energi sentral massa menjadi 13 TeV dan dataset yang lebih besar memungkinkan kanal lain untuk diuji. Kemudian, partikel Higgs diamati mengurai ke quark bawah dan dihasilkan bersama dengan quark top. Baru-baru ini, pengukuran pertama dilakukan terhadap coupling Higgs boson ke fermion kedua, seperti quark charm dan muon. Interaksi partikel Higgs dengan partikel materi sekarang telah jelas ditemukan.
Gambarnya
Salah satu cara yang paling ilustratif untuk memperlihatkan pemahaman kita tentang interaksi partikel Higgs dengan partikel lain adalah dengan membandingkan kekuatan interaksinya dengan massa partikel Standard Model (lihat gambar di sebelah kiri). Gambar ini jelas menunjukkan bahwa kekuatan interaksi (sumbu vertikal) tergantung pada massa partikel (sumbu horizontal): semakin berat partikel, semakin kuat interaksinya dengan lapangan Higgs. Hal ini adalah salah satu prediksi utama teori BEH mechanism dalam Standard Model.
Dalam kesimpulan, penemuan partikel Higgs oleh ATLAS dan CMS membuka jalan untuk pemahaman lebih lanjut tentang alam semesta dan fisika partikel. Penelitian lebih lanjut akan terus dilakukan untuk memahami sifat partikel ini dan bagaimana ia berinteraksi dengan partikel lain.