С момента открытия бозона Хиггса в 2012 году ученые тщательно изучали странную частицу с целью отыскать подсказки о настоящей природе материи и Вселенной и, похоже, нашли одну из таких во время недавних экспериментов.
Бозон Хиггса (который еще называют «частицей Бога») – это элементарная частица, которая образуется в результате квантового возбуждения поля Хиггса и является важным компонентом Стандартной модели физики, поскольку придает многим фундаментальным частицам их массу. Считается, что она очень нестабильна и распадается на другие частицы сразу после генерации.
В течение одиннадцати лет с момента открытия «частицы Бога» с помощью детекторов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере ученые «тщательно» исследовали ее внутренние свойства. И, наконец, зафиксировали довольно редкий процесс – бозон Хиггса распался на Z-бозон и фотон (Z-бозон является «электрически нейтральным» носителем слабой силы, тогда как фотон переносит электромагнитную энергию).
Во время предыдущих экспериментов ученые наблюдали распад бозона Хиггса на два фотона, но не видели его напрямую. То же самое произошло и в этот раз – распад бозона прошел через промежуточную «петлю» виртуальных частиц, которые появляются и сразу исчезают, поэтому не могут быть непосредственно обнаружены. Эти виртуальные частицы могут включать в себя новые, еще не открытые частицы, которые не были учтены Стандартной моделью, считают ученые.
Стандартная модель предполагает, что если бозон Хиггса имеет массу около 125 миллиардов электронвольт, примерно 0,15% бозонов Хиггса распадутся на Z-бозон и фотон. Но новые экспериментальные данные ATLAS и CMS показывают, что скорость распада намного выше предусмотренной, поскольку процесс происходит примерно в 6,6% случаев.
Первое свидетельство распада бозона Хиггса на Z-бозон и фотон имеет статистическую значимость 3,4 стандартных отклонения – чего недостаточно, чтобы классифицировать его как фактическое доказательство (открытие бозона Хиггса имело статистическую значимость 5 стандартных отклонений). Нынешние данные были собраны во время второго запуска Большого адронного коллайдера, который проводился между 2015 и 2018 годами. Самый мощный в мире ускоритель элементарных частиц сейчас проходит третий запуск, поэтому точность измерений физики распада бозона Хиггса должна улучшиться в течение нескольких лет.