2012年に発見され、ヒッグス粒子として称賛された粒子について、科学者たちはますます強硬な姿勢を強めている。彼らは、それは実際にはヒッグス粒子であり、他の何かではないと主張している。
研究者たちは、ボソンがフェルミオン（レプトンやクォークなどを含む粒子群）に崩壊することを発見しました。これは良い知らせです。なぜなら、これはまさに素粒子物理学の標準模型がヒッグス粒子に予測する挙動と一致するからです。
「これは非常に大きな進歩です」と、MIT物理学助教授で国際的な科学者グループのリーダーであるマルクス・クルート氏は述べた。「電子のような粒子がヒッグス場と結合することで質量を獲得することが分かりました。これは本当に素晴らしいことです。」
2年前に大型ハドロン衝突型加速器（LHC）のATLAS実験とCMS実験で発見された粒子は、ヒッグス粒子の予測と一致する特性を持つことが、予備研究でかなりの確度で示唆されていました。CERNの実験で生成されたデータを調べたところ、この新粒子は予想されていたヒッグス粒子と同様にスピンを持たず、光子対、Wボソン、またはZボソンに分裂して急速に崩壊することが示されました。
この現象は125～126ギガ電子ボルト（GeV）の質量領域でも観測されたため、物理学者たちはヒッグス粒子の存在を何らかの形で示すフラグを立てたことにかなり満足している。
しかし、研究はそこで終わりません。科学者は常に、まずはより多くの証拠を待ち望んでいますが、同時に、自分たちが見ているヒッグス粒子がどのような種類のものであるかを知る必要があります。例えば、標準模型の拡張の仕方によっては、ヒッグス粒子は1つだけの場合もあれば、多種多様なヒッグス粒子の集合体である場合もあります。
「私たちがやろうとしているのは、この粒子が本当に標準モデルで予測されているヒッグス粒子と一致しているのか、それとも多くのヒッグス粒子の一つではないのか、あるいは似ているけれど起源が異なる偽物なのかを確かめることです」とクルート氏は説明した。
その方法の一つは、この新しい粒子がフェルミオン対に崩壊するかどうかを確認することだった。この検証のため、インペリアル・カレッジ・ロンドン、パリのエコール・ポリテクニーク、ウィスコンシン大学の研究者を含むCMSコラボレーションのチームは、直径6メートルのソレノイド内で陽子を互いに衝突させ、衝突によって生成された粒子を特殊な検出器で観測した。
研究チームは、質量が約1.7GeVで電子の3500倍も重く、科学者にとって発見しやすいタウレプトンと呼ばれる粒子を探していました。研究チームは、タウレプトンへの崩壊の存在を標準偏差3.8の信頼度で確認しました。つまり、ヒッグス粒子がなくても観測された信号が現れる確率は1万分の1ということになります。
「私たちはこの新しい粒子の主な特徴、すなわちフェルミオンとボソンとの結合、そしてスピン・パリティ構造を確立しました。これらすべてが標準モデルと一致しています」とクルーテ氏は述べた。
しかし、念のため、来年LHCが再び粒子衝突を開始したら、研究チームは発見の信頼度を5標準偏差、つまり200万分の1の確率に上げる予定だ。
「現在の精度レベルでは、標準モデルのヒッグス粒子に似た粒子を使った他のモデルが使える余地がまだあるため、逸脱があるかどうか調べるにはさらにデータを蓄積する必要がある」とクルート氏は語った。
「もし標準モデルからの逸脱が見つかったとしても、それは非常に密接に関連したものになる可能性が高い」と彼は付け加えた。®
