Maddenin Yapisi - Çarpışma Analizleri

[AlpikE]

Bir kere, parçacıkların elektrik yükü taşıyıp taşımadıkları, iz saptama katmanında iz bırakıp bırakmamalarından anlaşılıyor. Öte yandan, yüklü bir parçacığın patikası; dedektörün içindeki elektromıknatısın oluşturduğu alanın etki ettirdiği manyetik kuvvetin hareket doğrultusuna dik yönde olması nedeniyle kıvrılıyor. Hem de; eğer artı yüklü bir parçacığın patikası, örneğin saat yönünde kıvrılmışsa, eksi yüklü parçacığınki ters yönde kıvrılıyor. Bu durum dedektörün, ekseni doğrultusunda bakıldığında görülen dairesel kesitinde, zıt yüklü parçacıkların zıt yönlerde hareket etmeleri şeklinde görünüyor. Dolayısıyla, parçacıkların sadece yüklerinin var olup olmadığı değil, varsa bu yükün işareti de belirlenebiliyor. Ayrıca, yükü bilinen bir parçacığın, üzerindeki merkezkaç (mv2/r) ve manyetik kuvvetlerin (qvc/B) eşit olması gerektiğinden; patikasının eğrilik yarıçapından hareketle, momentumunu (p=mv) hesaplamak (p=qrc/B) da mümkün. Bu, şu anlama geliyor: Enerjisi de (E=p2/2m) ölçülebilirse eğer, kütlesi de (m=p2/2E) hesaplanabilecek. Halbuki parçacıkların enerjileri zaten, kalorimetrelerde yol açtıkları iyonlaşmalardan hesaplanmış durumda. Dolayısıyla yüklü parçacıkların kütleleri ve kimlikleri belirlenebiliyor. Son olarak; iz saptama katmanındaki patikalarına bakılarak, hangi yönde hareket ettikleri ve nereden gelip nereye gittikleri anlaşılabilir. Ki bu veri; hem söz konusu parçacığın hangi birincil parçacığın bozunmasıyla ortaya çıktığına, oldukça isabetli bir şekilde işaret eder; hem de parçacığın taşıdığı vektörel momentumun, momentumun korunumu ilkesinde kullanılmasını mümkün kılar. Enerji veya momentumun korunmaması hali, dedektörde saptanamayısan bir veya daha fazla sayıda nötrinonun salınmış olduğuna işaret eder.

Yüksüz parçacıkların ise; iz saptama katmanında patika oluşturmadıklarından, hareket yönleri saptanamamakla beraber; hangi kalorimetrede durdurulmuş olduklarından hareketle türlerinin, o kalorimetrede bırakmış oldukları enerji miktarından hareketle de taşıdıkları enerjinin belirlenmesi mümkün olabiliyor.
Örneğin yandaki şekilde, bir dedektör kesiti var ve bu kesitin değişik katmanlarında hangi tür parçacıkların gözleneceği gösterilmiş. Elektromanyetik kalorimetrede yalnızca; elektron, pozitron ve foton durdurulabiliyor. Fakat, bunlardan ilk ikisinin patikaları iz saptama katmanından itibaren belirlenebilirken, foton bu ilk katmanda iz bırakmıyor.

Nötron, proton, mezon gibi hadronlar, ancak bir sonraki hadron kalorimetresinde durdurulabiliyor. Yüklü olan protonlarla mezonlar, iz saptama katmanından itibaren iz bırakırlarken, yüksüz olan nötron bu katmanda iz bırakmıyor. Elektrik yükü taşıyan ve genellikle çok yüksek enerjiyle doğan muon ise, baştan itibaren iz bırakarak, kendi adıyla anılan en dış katmana kadar ulaşıyor.


Şimdi, örnek bazı patika kümelerine bakarak, hangi parçacıklara ait olduklarını anlamayısa çalışalım. Gerektiğinde hatırlama amacıyla, yukarıdaki anahtardan yararlanabilirsiniz. Bu örneklerin hepsi de aynı parçacığın (Z) çeşitli bozunma biçimlerine ait. Çok kısa bir sürede bozunan parçacığın kendisi gözlenemiyor. Ancak bozunma ürünleri belirlenebiliyor.

1. Burada, iz saptama odasında etkileşime girmiş iki parçacık görülüyor. Demek ki elektrik yükleri var. Zıt yönlerde hareket ettiklerine göre, yükler zıt işaretli. Öte yandan parçacıklar, elekromanyetik kalorimetrede durdurulmuş. O halde hafif parçacıklar, yani bir elektronla pozitron çifti olmalılar. (Z e+ + e-)

2. Bu parçacıklar da iz saptama odasında etkileşime girmiş. Demek ki yüklüler. Patikaları ters yönlerde kıvrıldığına göre, yükleri zıt işaretli. Kalorimetreleri geçip muon odasına kadar ulaştıklarına göre bunlar, bir muonla karşıt muon çifti.
(Z μ++ μ-)

Z parçacığı bazen, hızla başka ikincil parçacıklara bozunan bazı parçacıklara da bozunabiliyor. Bu durumda ancak, ikincil parçacıkların izleri gözlenebiliyor. Aşağıdaki örnekler böyle durumlarla ilgili ve ikincil parçacıklardan hareketle, birinciler de saptanabiliyor.

3. Buradaki parçacıklar, iz saptama odasında etkileşime girdiklerine göre, elektrik yükü taşıyorlar. Patikalar ters yönlerde kıvrıldığına göre, yükler zıt işaretli. Soldaki parçacık, muon odasına kadar ulaşmış: O halde bir muon. Sağdaki ise elektromanyetik kalorimetrede durdurulmuş: demek ki bir elektron.

Ancak, çarpışma ürünlerinden birisi muon iken, diğeri elektron olamaz. Dolayısıyla sağdaki elektron, bozunmanın doğrudan ürünü olan bir başka parçacığın bozunması sonucu ortaya çıkmış olmalı. Doğrudan ürünün, soldaki muonun karşıtı olması gerekiyor ve bu karşıt muon bozunurken, elektronun yanında nötrinolar da ışınlamış olmalı. O halde, merkezdeki ışın tüpünde bir muon ve karşıt muon çifti oluşmuş; daha sonra bunlardan birisi elektron ve nötrinolara bozunurken, diğeri muon odasına ulaşmış. Bu muon çifti aslında, çok kısa ömürlü olduğundan gözlenemeyen, örneğin bir tau-karşıt tau çiftinin bozunmasıyla oluşmuş da olabilir.
(Z τ++ τ - ve sonra; τ+μ++ nötrinolar, τ-e-+ nötrinolar
veya tersi işaretlerle; τ+e++ nötrinolar, τ-μ-+ nötrinolar)

4. Buradaki parçacıkların her ikisi de elektrik yükü taşıyor. Ters yönlerde kıvrıldıklarından, yükleri zıt işaretli ve sağdaki parçacık bir muon. Soldaki parçacık ise hadron kalorimetresinde durdurulduğuna göre, bir hadron.

Hadronlar ağır parçacıklar olduklarından, ya bir kuarkın veya en ağır lepton olan taunun bozunmasıyla oluşurlar. Ama bir kuark parçacık yağmuruna yol açardı. Halbuki burada böyle bir jet yok. Dolayısıyla, hem sağdaki muon, hem de soldaki hadronlar, bir tau-karşıt tau çiftinin bozunmasıyla oluşmuş olmalı.
(Z τ++ τ - ve sonra; τ+μ++ nötrinolar, τ- hadronlar + nötrinolar
veya tersi işaretlerle; τ+ hadronlar + nötrinolar, τ-μ-+ nötrinolar)

5. Buradaki parçacıkların hepsi yük taşıyor ve hadron kalorimetresinde durdurulmuşlar. Dolayısıyla hepsi, yüklü hadronlar. Böyle ağır parçacık yağmurlarına ancak, bir kuark ve karşıt kuark çifti yol açabilir. Demek ki bir parçacık, bir kuarkla (k) karşıt kuarka (kk) bozunmuş.
(Örneğin Z k + kk ve sonra; k hadronlar + nötrinolar, kk hadronlar + nötrinolar)

6. Buradaki durum bir öncekine benziyor ve parçacıkların hepsi, yük taşıyan hadronlar. Demek ki bir parçacık, bir kuarkla karşıt kuark çiftine bozunmuş. Fakat parçacık yağmurunun sayısı ikiden fazla ve üç. O halde kuarklardan birisi, bozunmadan önce gluon ışınlamış ve bu gluon, üçüncü hadron yağmuruna yol açmış olmalı.

(Z k + kk ve sonra; k k + gluon veya kk kk + gluon ve sonra; k hadronlar + nötrinolar, kk hadronlar + nötrinolar, gluon hadronlar + nötrinolar)

Peki de, bu resimler nasıl oluşturuluyor?

Dedektörlerde her çarpışma olayıyla ilgili olarak, milyonlarca veri toplanıp, bilgisayar aracılığıyla değerlendiriliyor. CERN'de kullanılan bilgisayar yazılımı, dedektörde toplanan verileri yukarıda anlatılan benzer şekilde değerlendiriyor. Çarpışma sonucunda ortaya çıkmış olup da belirlenebilen parçacıklardan, aynı noktadan kaynaklanan ve dolayısıyla aynı kökene sahip olması gerekenleri gruplara ayırıp; parçacıkların tümünün patikalarını ayrı ayrı ve hem de, her grup için farklı renklerde çiziyor. Aynı gruptaki parçacıklardan; yüklü olanlar için grup renginin parlak, yüksüz olanlar için ise mat tonlarını kullanıyor. Dolayısıyla; yüklü parçacıkların patikaları, dedektördeki manyetik alan nedeniyle kıvrılmış parlak eğriler şeklinde görünürken, iz saptama katmanında iz bırakmayısan yüksüz parçacıklarınki, düz ve mat çizgiler halinde gösteriliyor. Ayrıca, parçacıkların kalorimetrelerde bıraktığı enerji miktarları, parçacık patikalarının, patikayla aynı renkteki dikdörtgen uzantıları olarak belirtiliyor. Dikdörtgen ne kadar uzunsa, bu; ilgili parçacığın bıraktığı enerji miktarının o kadar yüksek olduğu anlamına geliyor. Nihayet muonlar için, muon katmanı dışına, patikasının renginde bir çarpı işareti konuyor. Bilim insanları bu çizimleri inceleyerek, çarpışma sırasında neler olup bittiğini anlamayısa ve elde ettikleri bulgulardan hareketle, hem kuramlarını sınayıp, hem de ileriye yönelik çalışmalar hakkında öngörülerde bulunmayısa çalışıyorlar.

Örneğin üstteki resimde, DELPHI dedektöründe yer alan bir elektron-pozitron çarpışmasının sonucu gösteriliyor. Parçacıkların ikisi de yüklü ve çarpı işaretlerinden anlaşıldığı üzere, muon. Bu resme göre momentum korunamıyor. O halde; çarpışma sırasında aşağıya doğru, en az bir nötrino salınmış ve dedektörden iz bırakmaksızın çıkıp gitmiş olmalı.

Bu resimdeki parçacıklar ise; kırmızı, mavi, yeşil ve sarı olmak üzere dört gruba ayrılmış. Yüklü parçacıkların patikaları parlak renklerle gösteriliyor ve patikalar, dedektördeki manyetik alan nedeniyle kıvrılmış görünüyor. Yüksüz olanlar ise, mat düz çizgilerle belirtilmiş.

[AlpikE]

Çarpışma Analizleri > Z Bozunmaları


Daha önce de sözü edildiği gibi, CERN'deki en büyük dairesel hızlandırıcı olan LEP, 2000 yılında sökülmesine başlanılana kadar, daha çok elektron pozitron çarpıştırma deneylerinde kullanılıyordu. Bu çarpışmaların yol açtığı yokediliş sürecinin başlangıcında Z parçacıkları, daha sonraki aşamalarında da, kuark karşıtkuark çiftleri oluşuyor. Bu parçacıklar daha sonra bozunuyorlar. Elde edilen çarpışma resimlerinde bu bozunmaların izlerini aramak suretiyle Standart Model'i sınamak ve geliştirmeye çalışmak mümkün.
Çünkü örneğin, Standart Model'e göre, bir Z parçacığı, toplamı 1 olmak üzere farklı olasılıklarla;
* elektronla karşıtına (e -, e +),
* muonla karşıtına (μ+ ,μ-),
* tau ile karşıtına (τ -, τ +)
* bir kuarkla karşıtına (k,kk) veya,
* iki nötrinoya
bozunabilir.

Bir Z parçacığı bir kuarkla karşıtkuarka bozunduğunda, bu ikisi birbirinden yüksek hızla uzaklaşır. Halbuki Standart Model'e göre; kuarklar yalnız başlarına bulunamaz ve yalnız kalmayısa zorlandıklarında; hızla bozunup, bir parçacık yağmuru veya jetine yol açarlar. Her kuarkın parçacık jetinde, genellikle 10 veya daha fazla parçacık bulunur. Jetlerdeki parçacıklar, çoğunlukla mezonlardan oluşur. Eğer kuarklardan birisi bu arada bir gluon salarsa, bu gluon da bir jet oluşturur ve çarpışma olayında sonuç olarak, üç jet üretilmiş olur. Hatta bazen birkaç gluon ışınlanmıştır ve üçten fazla jetle karşılaşılır. Fakat bu, pek sık karşılaşılan bir durum değildir. Öte yandan kuarklar, yaklaşık 1fm (1 Fermi, fm=10-15 m) uzaklığa kadar bozunmamışlarsa eğer, güçlü kuvvet daha fazla uzaklaşmalarına izin vermez ve yeni kuark-karşıtkuark çiftlerinin oluşmasına yol açar. Sayısı artan kuarkların her biri sonunda, jetler halinde bozunur ve bu süreç, çarpışma resmindeki parçacık jeti sayısının artmasıyla son bulur. Dolayısıyla, bir çarpışmada ortaya kuarklar çıkmışsa eğer, bunun anlaşılması kolay oluyor. Çünkü yol açtıkları parçacık jetleri, dedektörde net olarak görülebiliyor.
Z parçacığının iki nötrinoya bozunma olayları, geride hiçbir iz bırakılmamış olduğundan, gözlenemezler. Dolayısıyla, bu türden kaç bozunmanın yer almış olduğu bilinemez. Ancak, yeterince çok sayıda çarpışmanın incelenmesi sonucunda, diğer tür bozunma olasılıkları belirlenmişse eğer; bunların toplamını 1'den çıkarmak suretiyle, nötrino bozunmalarının olasılığı hesaplanabilir.

Dolayısıyla Z bozunmalarını; elektron, muon, tau, nötrino çiftlerinin izleri ve 2, 3 ya da 4'lü kuark jetleri şeklinde yakalamak mümkün. Bu bozunmalardan her birinin farklı olasılıkları, Standart Model tarafından, kuramsal olarak hesaplanabiliyor. Dolayısıyla, yeterince sayıda Z bozunması gözleyip, hangi tür bozunmanın hangi sıklıkla yer aldığını hesaplamak ve böylelikle Standart Model'in öngörülerini sınamak mümkün.

Öte yandan; doğadaki dört tür etkileşimden her birinin, ilgili etkileşimin gücünü belirleyen bir 'bağlantı' ('coupling') sabiti var. Örneğin, en düşük güce sahip olan kütleçekimi kuvvetinin bağlantı sabiti G. Elektromanyetik ve güçlü etkileşimlerin bağlantı sabitleri α ve α s ile gösteriliyor. Bu sabitler, farklı süreçlerin gücünü belirliyor ve doğadaki en temel parametreler arasında yer alıyorlar. Örneğin bir kuarkın gluon ışınlama olasılığı, 'güçlü bağlantı' ('strong coupling') sabitine bağlı. Dolayısıyla, Z parçacığının kuark çiftine bozunduğu olayların kaçında gluon ışınlandığını sayıp yüzdesini hesaplayarak, bu sabitin değerini bulmak da mümkün.
Şimdi bu bilgilerin ışığında, bazı resimleri inceleyerek, farklı Z bozunmalarının nasıl tanınabileceğine bir bakalım.

Z parçacığının elektron pozitron çiftine bozunmasına bir örnek. Çünkü açığa çıkan parçacıklar; elektromanyetik kalorimetrede durdurulduklarına göre, hafif parçacıklar. Öte yandan, iz saptama katmanında iz bıraktıklarına ve de zıt yönlerde hareket ettiklerine göre, zıt işaretli elektrik yükü taşıyan bir çift olmalılar. Örneğin bir elektron pozitron çifti. Parçacık patikaları birbirine göre 180 derece açı yaptığından, momentum korunabiliyor. Dolayısıyla, bu olayda nötrino yok.

Elektromanyetik kalorimetrenin hemen dışında, parçacıkların patikaları renginde, iki uzun dikdörtgen bulunuyor ve bu kalorimetrede bırakmış oldukları enerji miktarlarını gösteriyor. Dikdörtgenler, patikaların uzantısını oluşturmuyor, ya da parçacıkların nereye kadar gittiğini göstermiyor. Z parçacığının elektronla pozitrona bozunma olaylarının önemli bir özelliği, sadece iki patikanın bulunması ve parçacık enerjilerinin hemen tümüyle kaydedilmiş olması. Z'nin muonlara bozunması da buna benzer şekilde, fakat iki patikanın uzantısı olarak, muon odasında iki çarpı işaretiyle gösteriliyor.

Burada; yeşil renkle gösterilen soldaki patika, tek bir parçacığa ait. Bu parçacık yüklü ve bir muon. Sağdaki grupta ise (kırmızı), bazıları yüksüz olan bir parçacık yağmuru var ve aralarında muon yok. Gerçi böyle bir jet, bir kuarkın bozunmasından kaynaklanabilirdi. Fakat o durumda, bir de karşıt kuarkın bulunup, en az bir jete daha yol açmış olması gerekirdi. Dolayısıyla bu ikinci grup, en ağır lepton olan bir taunun bozunmasının sonucu.

O halde soldaki muon da, bu taunun karşıtının bozunma ürünü olmalı. Demek ki bu, Z parçacığının bir tau-karşıttau çiftine, tau parçacıklarının da başka parçacıklara bozunmasının bir örneğini oluşturuyor. Tau parçacıklarından biri, yeşil renkle gösterilen muon ile, gözlenemeyen bir nötrinoya; diğeri ise bir parçacık yağmuruna bozunmuş.

Z parçacığı bir tau çiftine bozunduğunda, tau parçacıkları çok kısa bir süre içerisinde bozunduklarından, kendileri gözlenemiyor. Ancak bozunma ürünleri gözlenebiliyor. Genel olarak, buna benzer tau olaylarından geriye; herhangi bir sayıda yüksüz ve 2, 4 veya 6 yüklü parçacık patikası kalıyor. (Bu durumda üç kırmızı ile bir yeşil olmak üzere 4.) Dolayısıyla tau olayları, çift sayıda yüklü parçacık patikasının varlığıyla tanınabiliyor. Yüklü olanlar parlak, yüksüz olanlar mat renklerle gösterilmiş oluyor. Ayrıca, gözlemden kaçan nötrinolar nedeniyle, hatırı sayılır miktarda enerji eksiği ile karşılaşılıyor. Momentum da korunmamış görünebiliyor.
Burada iki parçacık yağmuru var. Z parçacığı bir kuarkla karşıtına bozunmuş, bunlar da yeşil ve kırmızı renkle gösterilen jetlere yol açmış olmalı. Jetler esas olarak; proton, mezon veya nötron gibi hadronlardan oluşuyor. Ancak, yeşil renkle gösterilen gruptaki çarpı işaretleri, grupta bir muonun bulunduğunu belirtiyor.

Z parçacığı bir kuark çiftine bozunduğunda bazen, kuarklardan birisi bozunmadan önce gluon ışınlar ve her gluon, ek parçacık yağmularına yol açar. Yandaki resimde buna bir örnek veriliyor. Z parçacığı burada, aslında bir kuark çiftine bozunuyor. Ancak kuarklardan birisi, bozunmadan önce bir gluon ışınlamış. Dolayısıyla sonuç olarak, resimde üç parçacık jeti var. Bunlardan yeşil ve kırmızı renklerle gösterilenler, birer muon içeriyor.

Bu resim, çok seyrek rastlanan bir Z bozunmasını gösteriyor. Burada beş farklı parçacık grubu (jeti) var. Hepsi de parçacık yağmuru olduğuna göre, bunlara kuarklar yol açmış olmalı. Halbuki Z parçacığı iki kuarka bozunduğunda, iki adet parçacık yağmuru oluşur. Demek ki, Z bozunduğunda ortaya çıkan kuarklar, üç gluon ışınlamışlar ve yağmurlardan üçüne, bu gluonların bozunması yol açmış. Sonuç olarak, beş parçacık jeti oluşmuş.

Çarpışma resimlerinin incelenmesi, her zaman bu kadar kolay olmuyor tabii ve bazen, çarpışmada hangi parçacıkların yer almış olduğunu tanımlamak zor olabiliyor. En sık karşılaşılan sorun, çarpışma ürünü olan parçacıklardan birinin, ışın tüpüne doğru kaçması veya dedektörün yarıklarından birine girip kaybolması. Kaybolan parçacıklar fazla enerji taşıyorsa, bu durum, sahte nötrino sinyallerine neden oluyor.



Tau parçacıkları, tanınması en zor olan parçacıklardan. Bozunmalarında aranan '2, 4 veya 6 yüklü parçacık patikası' şeklindeki 'imza,' parçacıklardan birinin dedektörce farkedilmemesi halinde kayboluyor. Ayrıca, bir tau parçacığı sık olarak, iki nötrino ile bir elektron veya muona bozunabiliyor. Bu durumda, çarpışma sonrasında gözlemlenen elektron veya muonun; tau bozunmasından mı, yoksa çarpışmanın kendisinden mi kaynaklandığını anlamak zor olabiliyor.
Kaybolan parçacıklar; çarpışmanın resminin, olması gerektiğinden farklı görünmesine de yol açabiliyor. Örneğin, ışın tüpüne yönelik bir kuark jeti, parçacıklardan bazıları tüpün içinde kaybolduğunda, bir tau parçacığının bozunmasından kaynaklanan bir minik jet gibi görünüyor. Öte yandan bilgisayar, çarpışma analizi sonucunda parçacıkların patikalarını, ait oldukları jete göre farklı renklerle gösteriyor. Dolayısıyla genelde, patikaların farklı renklerini sayarak, jet sayısını kolayca belirlemek mümkün. Fakat programın bazen hata sonucu, iki ayrı jeti birleştirdiği veya tek bir jeti ikiye ayırdığı da oluyor.
Dolayısıyla, tek bir çarpışmayısı incelerken, hata yapmak mümkün ve kolay. Fakat bu büyük bir sorun oluşturmuyor. Çünkü, çok sayıda çarpışmanın incelenmesi gerekiyor ve yeterli veri toplandığında, tek tek çarpışmalar üzerinde yapılmış olan hataların, istatistiksel değerlendirme üzerindeki etkisi zayıflıyor.
Son olarak bir de, W bozunmalarına bakalım..

[AlpikE]

Çarpışma Analizleri > W Bozunmaları

W Bozunmaları:
Yine Standart Model'e göre, bir W parçacığın dört farklı şekilde;

* bir elektron ve elektron nötrinosuna,
* bir muonla muon nötrinosuna,
* bir tau parçacığı ile tau nötrinosuna,
* veya bir kuarkla karşıtkuarka

bozunabiliyor. Bunlardan ilk üçüne lepton ('leptonic') , sonuncusuna da hadron ('hadronic') bozunması deniyor.
WW bozunmalarının resimleri incelenmek suretiyle, bu farklı bozunma biçimlerinin gerçekleşme olasılıklarını saptamak ve Standart Model'in önögörüleriyle kıyaslamak mümkün.

Örneğin yukarıdaki resimdeki patikaların her ikisi de, iz saptama katmanında iz bıraktıklarına göre, yüklü parçacıklara ait. Kırmızı renkle gösterilenin, muon katmanında bir çarpı işareti uzantısı var. Demek ki bir muona ait ve W'lardan birisi, bir muon ile, gözlemden kaçmış olan muon nötrinosuna bozunmuş. Diğer, yeşil renkli patika ise, elektromanyetik kalorimetrede son buluyor ve burada büyük miktarda enerji bırakılmış olduğuna işaret ediyor. Demek ki bir elektrona ait ve diğer W parçacığı, bir elektronla, keza gözlemden kaçmış olan elektron nötrinosuna bozunmuş. Patikaların birbirlerine göre 180 derecelik bir açı yapmıyor olması, momentumu korunmamış gösteriyor. Bunun nedeni, gözlenememiş olan nötrinoların, hesaba katılamayısan momentumları.

Buradaki, kırmızı renkle gösterilmiş olan patika bir muona ait. Dolayısıyla, W'lardan birisi bir muonla, gözlemden kaçmış olan muon karşıtnötrinosuna bozunmuş. Yeşil ve mavi renkle gösterilen diğer patikalar, iki parçacık yağmuru oluşturuyor ve bir kuark çiftinin bozunmasına işaret ediyor. Demek ki diğer W, bir kuarkla karşıtkuarka bozunmuş. Yani W'lardan birisi lepton, diğeri hadron bozunmasına uğramış. Buna 'yarı-lepton' ('semi-leptonic') bozunma deniyor.

WW bozunmalarına yol açan çarpışmaların incelenmesi genelde, Z bozunması içerenlere oranla çok daha zor. Çünkü bu çarpışmalar çok daha yüksek, 200GeV düzeyinde enerjiye sahip bulunuyor ve çarpışmada, iki vektör bozon birden bozunuyor. Dolayısıyla, dedektörde çok sayıda parçacık patikası görülüyor ve iki W parçacığından kaynaklanan parçacıkları, birbirinden ayırmak zor olabiliyor. Örneğin W'lardan birinden kaynaklanan bir elektron, diğer W'dan kaynaklanan jetin yönüne kayabiliyor. Bu durumda, elektron bu ikinci jetin parçası gibi görünüyor ve diğer W parçacığına ne olduğu anlaşılamıyor. Halbuki elektronların tek başlarına, elektromanyetik kalorimetrede tüm diğerlerinden ayrı sinyaller halinde görülmesi, en arzu edilen durum iken.

Tau parçacıkları özellikle karmaşık. Çünkü taunun kendisi bir elektrona ve muon artı nötrinolara bozunabiliyor. Böyle durumlarda, W parçacığının doğrudan elektrona mı bozunduğunu, yoksa önce tauya bozunup, elektrona dolaylı olarak mı yol açtığını anlamak çok zor oluyor. Fakat lepton tipi bozunmaların üç tipi arasında ayırım güdülmeksizin; sadece hadron ve lepton tipi bozunma oranlarına bakıldığında, karmaşık tau bozunmalarının tanınması sorunundan kaçınılabiliyor. Bu dahi, kuramla deney arasındaki uyumu irdelemek açısından, çok güçlü bir araç.

Higgs parçacığına yönelik en son aramalar, 1999 yılında LEP hızlandırıcısında gerçekleştirilen dört deneyle yapıldı. Araştırmacılar özellikle, Higgs olayı olarak bilinen ve bir Higgs parçacığı ile bir Z parçacığının oluşmasına yol açan çarpışmalara, yani
e+ + e- Z + H Z + aşağı + aşağı karşıt
olaylarına bakıyordu. Higgs parçacığı çok kısa bir yarı ömüre sahipti ve hemen başka parçacıklara bozunuyor, Standart Model'e göre, olabildiğince ağır olması gerekiyordu. Ancak bozunması sonucunda alt veya üst kuarklardan, birine ya da diğerine yol açabilirdi. Halbuki LEP hızlandırıcısının enerji düzeyi, alt kuarkın oluşması için yeterli, fakat daha ağır olan üst kuarkın oluşturulması için yetersizdi. Dolayısıyla, alt kuark çiftine yol açan kanalın tercih edilmesi halinde, Higgs olayı gerçekleşebilecek ve parçacığı gözlenebilecekti. Aksi halde, sonuç yok... Nefesler kesilip, deney sonuçları beklendi.
Sonuçlar gelmeye başladığında; Z parçacığı farklı olasılıklarla değişik şekillerde bozunabildiğinden, değişik araştırmacı grupları, Z'nin farklı bozunmalarına yol açan çarpışmaları incelemeye başladı. Örneğin, Stockholm'lu araştırmacılar, Z parçacığının iki nötrinoya bozunduğu Higgs tipi çarpışmalara bakıyor, dolayısıyla iki alt kuarkla iki nötrino içeren çarpışmaları inceliyordu. İki kuark, iki parçacık jetine yol açacak, nötrinolar ise dedektörden, farkedilemeden çıkıp gidecekti. Böyle bir çarpışmada, enerjinin bir kısmı nötrinolar tarafından taşındığı için, beklenenden az enerji ölçülecekti.

Yandaki şekilde, bu çarpışmaların en ilginçlerinden birisinin, DELPHI dedektöründe kaydedilmiş ve farklı bir yazılımla inşa edilmiş grafik gösterimi veriliyor. Parçacık patikaları iki grup halinde toplanıp, kırmızı ve yeşille renklendirilmiş. Kaydedilmiş olan enerji miktarı beklenenden az çıktığından, dedektörü bir veya daha fazla nötrinonun terketmiş olması gerekiyor. Siyah oklar iki parçacık jetine ait olan, mavi ok ise eksik kalan momentumu simgeliyor.

Şema; Higgs bozonu ile, iki nötrinoya bozunan bir Z parçacığını içeren bir çarpışmadan beklentilere uyuyordu. Elde edilen veri birikimi sonunda, araştırmacılar Higgs parçacığının izlerine rastlamış olduklarını düşünmüşlerdi. Fakat, daha ayrıntılı bir inceleme, bu çarpışmanın daha büyük olasılıkla, Higgs parçacığı devreye girmeksizin, iki Z parçacığının bozunmasına ait olduğunu gösterdi.

Varılan sonuçlar şunlar oldu: LEP'te ortaya çıkabilecek olan en ağır bozunma ürünleri, alt kuarklardı. Üst kuark alt kuarktan daha ağır olduğundan, LEP'in enerji düzeyinin bunlara yol açması mümkün değildi. Daha güçlü bir hızlandırıcı lazımdı ve en iyisi, tasarımlanan LHC'nin devreye girmesini beklemekti. Fakat, Higgs parçacığına yönelik LEP deneylerinden en azından, parçacığın kütlesinin 114GeV'den büyük olması gerektiği sonucu elde edilmişti. 2000 yılından itibaren, LEP deneylerine son verildi ve LHC'nin inşasına başlandı. 2007 yılında tamamlanması planlanan bu hızlandırıcıyla çok çeşitli deneyler yapılacak ve bunlardan birisi, Higgs parçacığının aranmasına yönelik olacak. LHC'nin sayesinde, Higgs parçacığının varlığının nihayet kanıtlanacağı ve kütlesinin ölçüleceği sanılıyor.