Физики ЦЕРН вычислили время жизни «Частицы Бога»
Физики Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) измерили время жизни бозона Хиггса с большей точностью, чем когда-либо прежде.
Эта частица постоянно производилась на Большом адронном коллайдере (LHC), который помогает представителям научного сообщества изучать ее характеристики. Однако некоторые свойства трудно установить именно потому, что бозоны чрезвычайно малы.
В рамках нового научного проекта специалисты использовали косвенный метод для максимально точного измерения продолжительности жизни бозона Хиггса. В своей работе они использовали свои средства ширины — это диапазон средств, которые может иметь частица.
Как отметили авторы проекта, номинальная масса бозона Хиггса достигает 125 гигаэлектронвольт (ГэВ). Однако он непостоянен. В ходе исследования ученые выяснили, что время жизни бозона Хиггса составляет 210 йоктосекунд.
Физики, работающие над детектором CMS на LHC, впервые измерили время жизни бозона Хиггса.
В пределах экспериментальной ошибки результат теста совпал с предсказанием Стандартной модели. Препринт работы размещен на официальной странице коллаборации CMS.
Бозон Хиггса является одним из наиболее важных компонентов Стандартной модели элементарных частиц, потому что это квант скалярного поля, которое взаимодействие дает всем элементарным частицам, включая сам бозон Хиггса. Для изучения и изучения этих частиц они в основном построили Большой адронный коллайдер, а также в 2012 году обнаружили бозон Хиггса на детекторах CMS и ATLAS.
Бозон Хиггса, как и другие элементарные частицы, нестабилен и может распадаться на другие частицы. Его время жизни, предсказанный Стандартной моделью, составляет примерно 1,6 × 10-22 секунды. Однако время жизни частицы можно определить не только по ее движению, но и по форме амплитуды ее распада на другие частицы.
В 2021 году физики, работающие над детектором LHC CMS, измерили время жизни бозона Хиггса, проанализировали его распад на два нейтральных векторных Z-бозона, которые распались на четыре заряженных лептона или два заряженных лептона и два нейтрино. Величина амплитуды распада бозона Хиггса зависит от большого размера инвариантной массы сумм их физических масс, образующихся при распаде Z-бозонов или нет, или, как говорят физики, от того, лежат ли они на оболочке. Сравнивая амплитуды распада для этих двух интервалов инвариантных масс, можно определить время жизни частицы, что и было сделано путем исследования.
Стандартная модель предсказывает, что около 10 процентов всех событий распада Хиггса на тяжелые векторные бозоны соответствуют Z-бозонам вне оболочки.
Исследователи надеются, что анализ данных, которые будут собраны в течение третьего и четвертого сезонов работы Большого адронного коллайдера, значительно снизит ошибку измерения времени жизни бозона Хиггса за счет более точной проверки правильности прогнозов Стандартной модели.
Источники: Фото: ЦЕРН
