Физики обнаружили признаки редкого распада бозона Хиггса
Согласовав результаты нескольких лет экспериментов со столкновениями протонов в двух разных детекторах Большого адронного коллайдера (БАК) Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), физики повысили статистическую точность скорости распада знаменитой частицы на фотон и Z-бозон.
Результаты, представленные конференции по физике БАК в Белграде на прошлой неделе, не дотягивают до того, что можно считать значительным. Но сам процесс можно усовершенствовать, и понять, где могут существовать новые экзотические взаимодействия.
Частица Хиггса стала любимицей физического мира в 2012 году, когда доказательства её существования были подтверждены детекторами ATLAS и CMS в ЦЕРНе.
Запись о частице стала последней вехой в заполнении великой карты частиц — Стандартной модели; её обнаружение должно было стать окном в потаённые уголки квантового царства.
По большей части, подтверждение существования частицы Хиггса и связанного с ней поля означает, что мы теперь понимаем, почему фундаментальные частицы имеют массу. Поскольку энергия и масса — это разные способы описания одного и того же вида вещей, усилия, необходимые для удержания вместе больших, в том числе макроскопических объектов, вносят значительную долю в массу объекта.
Кандидаты в искомыее события от ATLAS (слева) и CMS (справа) для бозона Хиггса, распадающегося на Z-бозон и фотон, после чего Z-бозон распадается на пару мюонов
В меньшем масштабе, усилия, которые требуются более фундаментальным объектам, таким как электроны или кварки, чтобы пройти через поле Хиггса, объясняют, почему они имеют массу покоя, и почему такие частицы, как фотоны, не имеют её.
Однако характер поведения этого поля делает его идеальным кандидатом для поиска признаков гипотетических квантовых полей и связанных с ними частиц, которые обычно не дают о себе знать более очевидными способами.
«У каждой частицы свои отношения с бозоном Хиггса, потому-то поиск редких распадов Хиггса и стал высокоприоритетной задачей», — говорит координатор по физике эксперимента ATLAS в ЦЕРНе Памела Феррари.
Некоторые из распадов частицы происходят относительно часто, но для частицы Хиггса превращение в фотон и Z-бозон, переносящий слабую ядерную силу на короткие расстояния, является событием примерно один на тысячу. Или, как предсказывается в современных учебниках, около 0,15% процента всех распадов Хиггса.
Любые отклонения от этой цифры могут быть использованы для поддержки альтернативных моделей, которые могут оставить достаточно места для того, чтобы вписать в них проблемные факты.
Знание того, как улучшить лучшую модель физики, которую мы когда-либо имели, означает поиск множества аномалий, которые она в настоящее время не может объяснить. Например, экзотические поля и частицы, которые совершают тонкие и редкие действия, которые мы обычно не замечаем.
«Это исследование стало мощной проверкой Стандартной модели, — говорит Канелли. — Благодаря третьему запуску БАК и будущему БАК с высокой светимостью мы сможем повысить точность этого теста и исследовать ещё более редкие распады Хиггса».
