CERN hlásí pokrok v hledání páru Higgsových bosonů na urychlovači LHC

Fyzici z CERNu pokračují v hledání jednoho z posledních chybějících dílků skládačky Standardního modelu částicové fyziky – páru Higgsových bosonů, jehož existence by potvrdila, že se Higgsův boson dokáže vázat sám se sebou. Nejnovější výsledky analýz, prezentované 28. srpna 2026, byly získány díky datům z Velkého hadronového urychlovače (LHC).

Higgsův boson byl objeven v roce 2012 a od té doby vědci zkoumají, jak tato částice interaguje s ostatními částicemi Standardního modelu. Jedna klíčová interakce však dosud unikala pozorování – schopnost Higgsova bosonu vázat se sám se sebou, takzvaná Higgsova self-coupling. Právě tato vlastnost určuje tvar takzvaného Higgsova potenciálu, který má zásadní vliv na pochopení stability vesmíru a mechanismu, jímž částice získávají hmotnost.

Podle Standardního modelu by na každých 1 500 jednotlivých Higgsových bosonů měl vzniknout přibližně jeden pár těchto částic. Jde tedy o extrémně vzácný proces, jehož zachycení vyžaduje obrovské množství srážkových dat a sofistikované analytické metody.

Dva hlavní experimenty na LHC, ATLAS a CMS, nezávisle na sobě pátrají po stopách rozpadu dvojice Higgsových bosonů. Vzhledem k tomu, že Higgsův boson se sám rozpadá na různé kombinace lehčích částic, vědci se zaměřují především na rozpadové kanály zahrnující páry dolních kvarků a tau částic, které nabízejí rozumnou rovnováhu mezi četností výskytu a rozlišitelností signálu od pozadí.

Tým ATLAS zaznamenal ve svých datech přebytek událostí odpovídajících hledanému signálu na úrovni 2,6 standardní odchylky nad tím, co by se dalo očekávat, pokud by pár Higgsových bosonů vůbec nevznikal. Tato hodnota je zajímavá, ale zdaleka nedosahuje prahu pěti standardních odchylek, který je ve fyzice částic potřebný k prohlášení objevu. Tým CMS naopak na základě svých dat dokázal vyloučit, že by produkční rychlost páru Higgsových bosonů byla vyšší než čtyřnásobek hodnoty predikované Standardním modelem – jde tedy o důležité omezení, které zužuje prostor pro možné odchylky od teorie.

„Tyto výsledky jsou slibným znamením pro nadcházející analýzy kombinující plné datové sady LHC Run 2 a Run 3,“ uvedli zástupci spolupracujících týmů.

Ani jeden z výsledků sám o sobě nepředstavuje důkaz o existenci Higgsovy self-coupling, ale oba naznačují, že současná generace experimentů se k tomuto cíli postupně přibližuje. Kombinace dat z obou detektorů, spolu s dalším sběrem dat během probíhajícího provozu LHC, by měla v následujících letech citlivost měření dále zvýšit.

Zásadní zlom by měl přinést vysokoluminiscenční LHC (HL-LHC), modernizovaná verze urychlovače, která výrazně zvýší počet srážek protonů za sekundu. Díky tomu vědci očekávají nashromáždění přibližně šestkrát většího objemu dat, než jaký je k dispozici nyní. Právě tak velký datový soubor by mohl konečně poskytnout dostatečnou statistickou váhu pro jednoznačné potvrzení nebo případné vyvrácení předpovědí Standardního modelu ohledně Higgsovy self-coupling.

Potvrzení tohoto jevu by mělo dalekosáhlé důsledky pro pochopení fungování vesmíru na nejzákladnější úrovni. Tvar Higgsova potenciálu totiž souvisí s otázkou, zda je vakuum, ve kterém žijeme, skutečně stabilní, nebo zda se nachází v takzvaném metastabilním stavu, který by se v extrémně vzdálené budoucnosti mohl teoreticky změnit. Přesné měření self-coupling by také mohlo odhalit stopy nové fyziky nad rámec Standardního modelu, pokud by naměřené hodnoty od teoretických předpovědí výrazně odchýlily.

Fyzici z CERNu tak nyní vyhlížejí další fáze provozu LHC a zejména příchod vysokoluminiscenční verze urychlovače, která by měla podle plánu razantně zvýšit šance na konečné rozřešení otázky, zda se Higgsův boson skutečně váže sám se sebou tak, jak předpovídá dosavadní teorie.