長年探索してきたヒッグスボゾンとみられる粒子を CERN の実験で観測

 ジュネーブ発 2012 7 4 日、本日のCERNでのセミナーは、メルボルンで開かれる今年の重要な国際会議ICHEPの序幕となるものであるが、そこで、ATLAS CMSの両実験は長年続けてきたヒッグス粒子の探索に関して最新の暫定結果を発表した。両方の実験ともに質量 125-126GeV 付近に新粒子を観測した。

「私たちは、126GeV 付近の質量領域に、5σ程度の、顕著な新粒子の信号を観測した。LHC ATLAS 測定器の非常に優れた性能と、多くの人の多大な労力により、このすばらしい結果が出てきた。」ATLAS 実験代表者のファビオラ・ジャノッティ氏は語る。「しかし、この結果を論文として正式発表するまでにはもう少し時間が必要である。」

「今日見せる結果はまだ暫定的なものであるが、125GeV 付近に 5σの信号が見えているということは画期的だ。これはまさに新粒子である。(スピンが整数の)ボゾン(ボーズ粒子)であることがわかるので、これまで発見されたボゾンの中で最も重いものだ。」CMS の実験代表者のジョー・インカンデラ氏は語る。「これが意味するものは非常に重要で、だからこそ私たちは非常に念入りに解析と検証を進めなくてはいけない。」

「この結果には興奮を禁じ得ない」CERN の研究担当副所長のセルジオ・ベルトルッチ氏は続ける。「昨年、私たちは『2012 年にはヒッグス粒子のような粒子を発見するか、標準理論が言うヒッグス粒子を否定できる』と言った。非常に慎重に進めないといけないが、私には今や重要な分岐点にいると思われる。この新粒子が観測されたということで、さらに精密な理解をするための今後の道筋が見えてきた。」

今回セミナーで見せた結果は「暫定的」なものである。2011 年と 2012 年に収集したデータを基にしているが、2012 年のデータはまだ解析途中にある。今回の解析結果の最終公表は 7 月末になると考えられる。LHCの両実験がさらにデータを収集した後に、今年中には今回の観測結果の全体像が見えてくる。

この粒子の性質を精密に測定し、宇宙を理解するうえでどのような役割をはたしているかを明らかにすることが次のステップである。この粒子の性質は、長年探してきた標準理論最後の未発見粒子、ヒッグスボゾンと一致するのか?あるいはもっと奇妙な粒子であるのか? 標準理論は、我々自身や宇宙で実際に見えている物質を形作っている基本粒子の性質と、その間に働く力を記述する理論である。しかし我々が観測できる物質は宇宙全体のわずか 4%に満たないと考えられている。ヒッグス粒子の性質が標準理論の予想と異なることがわかれば、まだ得体のしれない宇宙の 96%の成分の理解につながる可能性がある。

「自然を理解する上での新たな段階に入った」CERN 所長のロルフ・ホイヤー氏は語る。「ヒッグスボゾンとみられる粒子の発見は、それの詳細な研究へと続いていく。たくさんのデータを溜めることで、新粒子の性質をさらに調べることができ、そこから我々の宇宙の他の謎を解き明かすことができるかもしれない。」



CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson

Geneva, 4 July 2012. At a seminar held at CERN today as a curtain raiser to the year’s major particle physics conference, ICHEP2012 in Melbourne, the ATLAS and CMS experiments presented their latest preliminary results in the search for the long sought Higgs particle. Both experiments observe a new particle in the mass region around 125-126 GeV.

“We observe in our data clear signs of a new particle, at the level of 5 sigma, in the mass region around 126 GeV. The outstanding performance of the LHC and ATLAS and the huge efforts of many people have brought us to this exciting stage,” said ATLAS experiment spokesperson Fabiola Gianotti, “but a little more time is needed to prepare these results for publication.”

"The results are preliminary but the 5 sigma signal at around 125 GeV we’re seeing is dramatic. This is indeed a new particle. We know it must be a boson and it’s the heaviest boson ever found,” said CMS experiment spokesperson Joe Incandela. “The implications are very significant and it is precisely for this reason that we must be extremely diligent in all of our studies and cross-checks."

“It’s hard not to get excited by these results,” said CERN Research Director Sergio Bertolucci. “ We stated last year that in 2012 we would either find a new Higgs-like particle or exclude the existence of the Standard Model Higgs. With all the necessary caution, it looks to me that we are at a branching point: the observation of this new particle indicates the path for the future towards a more detailed understanding of what we’re seeing in the data.”

The results presented today are labelled preliminary. They are based on data collected in 2011 and 2012, with the 2012 data still under analysis. Publication of the analyses shown today is expected around the end of July. A more complete picture of today’s observations will emerge later this year after the LHC provides the experiments with more data.

The next step will be to determine the precise nature of the particle and its significance for our understanding of the universe. Are its properties as expected for the long-sought Higgs boson, the final missing ingredient in the Standard Model of particle physics? Or is it something more exotic? The Standard Model describes the fundamental particles from which we, and every visible thing in the universe, are made, and the forces acting between them. All the matter that we can see, however, appears to be no more than about 4% of the total. A more exotic version of the Higgs particle could be a bridge to understanding the 96% of the universe that remains obscure.

“We have reached a milestone in our understanding of nature,” said CERN Director General Rolf Heuer. “The discovery of a particle consistent with the Higgs boson opens the way to more detailed studies, requiring larger statistics, which will pin down the new particle’s properties, and is likely to shed light on other mysteries of our universe.”

Positive identification of the new particle’s characteristics will take considerable time and data. But whatever form the Higgs particle takes, our knowledge of the fundamental structure of matter is about to take a major step forward.