Физики обнаружили первые признаки распада редкого бозона Хиггса

Тщательная охота за чрезвычайно редким преобразованием бозона Хиггса дала результаты, предоставив первое свидетельство процесса, который может указать на неизвестные частицы.

Сверка результатов нескольких лет изучения протона столкновений внутри двух разных детекторов на Большом адронном коллайдере (БАК) Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) физики увеличили статистическую точность скорости, с которой знаменитая «массообразующая» частица распадалась на фотон и Z-бозон.

Результаты, представленные на конференции по физике LHC в Белграде на прошлой неделе, далеки от того, что можно было бы считать значительным. Но сам процесс можно улучшить, чтобы отточить пузырь и шипение квантовых рецептов и помочь определить, где могут существовать экзотические новые силы и строительные блоки.

Частица Хиггса стала любимицей мира физики в 2012 г., когда свидетельство его существования было подтверждено детекторами ATLAS (или «тороидальный аппарат LHC») и CMS (компактный мюонный соленоид) в ЦЕРН.

Это была не только последняя запись на этой грандиозной карте частицы – Стандартная модель – подлежит экспериментальному подтверждению; его наблюдение обещало быть окном в скрытые части квантового царства.

По большей части знание того, что частица Хиггса и связанное с ней поле существуют, означает, что теперь мы понимаем, почему фундаментальные частицы имеют массу.

Поскольку энергия и масса являются разными способами описания одного и того же вида вещей, усилия, необходимые для удержания вместе больших массивных объектов (таких как атомы, молекулы и слоны), составляют значительную часть массы объекта.

На меньшем масштабах, усилие, которое требуется более фундаментальным объектам, таким как электроны или кварки, чтобы пройти через поле Хиггса, объясняет, почему у них есть масса покоя, а у частиц, таких как фотоны, нет.

Тем не менее, стадная природа поля и шипучая пена его бозонов делает его идеальным кандидатом для поиска признаков гипотетических квантовых полей и связанных с ними частиц, которые обычно не проявляют себя более очевидными способами.

«Каждая частица имеет особое связи с бозоном Хиггса, что делает поиск редких распадов бозона Хиггса первоочередной задачей», — говорит координатор эксперимента ATLAS в ЦЕРНе Памела Феррари.

Распад частицы подобен смерти голубя среди небоскребы — это происходит постоянно, часто по-разному, но вам повезет, если вы поймаете больше, чем несколько парящих перьев в качестве доказательства их исчезновения.

К счастью, если вести учет всех Из этих «перьев» в пылевом коллайдере физики могут построить картину того, как частицы распадаются на части и мимолетно вновь возникают в новых вещах.

Некоторые из этих распадов относительно обычны, но для Частица Хиггса, превращения в фотон и короткодействующий слабый ядерный бозон, несущий Z-бозон, — это примерно одно событие на тысячу. Или, как предсказывается в учебниках, около 0,15% всех распадов бозона Хиггса.

Но это именно то, чего нам следует ожидать от Стандартной модели. Какой бы удивительно проницательной ни была эта великая теория, мы знаем, что в какой-то момент она должна потерпеть неудачу, учитывая, что она мало что может сказать о темной энергии, растягивающей пространство, или искривлении пространства и времени гравитационным образом. p>

Любые отклонения от этого рисунка могут быть использованы для поддержки альтернативных моделей, которые просто могут оставить достаточно места для сопоставления неприятных фактов.

Знание того, как улучшить лучшую модель физики, которую мы когда-либо означает обнаружение множества аномалий, которые он в настоящее время не может объяснить. Подобно экзотическим полям и частицам, которые производят тонкие и редкие действия, которые мы обычно не замечаем.

«Существование новых частиц может оказать очень значительное влияние на редкие моды распада бозона Хиггса», — говорит Флоренсия Канелли, координатор физики Другой детектор CERN, CMS.

На данный момент эти неуловимые частицы-единороги так же мифичны, как и прежде. Пока что полученные результаты примерно соответствуют тому, что предсказывает Стандартная модель.

Тем не менее, имеется достаточно данных, чтобы у физиков была умеренная уверенность в правильности результатов. Более масштабные исследования, возможно, с использованием более совершенных технологий, могли бы выявить небольшие различия, скрывающие большое окно в совершенно новый набор теорий.

«Это исследование — мощная проверка Стандартной модели, — говорит Канелли.

p>

«Благодаря продолжающемуся третьему запуску LHC и будущему LHC High Luminosity мы сможем повысить точность этого теста и исследовать все более редкие хиггсовские распады.»