Ученым впервые удалось измерить продолжительность жизни бозона Хиггса — 210 йоктосекунд

Физики, работающие на детекторе CMSCompact Muon Solenoid, компактный мюонный соленоид Большого адронного коллайдера, впервые смогли максимально точно измерить, сколько живет бозон Хиггса. Было известно, что эта элементарная частица существует очень недолго: лишь менее одной триллионной миллиардной доли секунды или 1.6×10^-22 секунды.

Но ученым требовалось экспериментально более точно вычислить время жизни частицы. Это позволило бы им понять ее природу и узнать, соответствует ли это значение значению, предсказанному Стандартной моделью физики элементарных частиц. И да, оно совпало.

Согласно теории, эксперименты устанавливали лишь границы времени жизни частицы или определяли это свойство с большой погрешностью. Измерение времени жизни бозона Хиггса — сложная задача, поскольку прогнозируемое время его существования слишком мало. Одно из возможных решений заключалось в измерении связанного свойства — ширины массы. Массовая ширина обратно пропорциональна времени жизни. Кроме того, она представляет собой небольшой диапазон возможных масс около номинальной массы частицы 125 ГэВ.

Поэтому физики произвели первое измерение ширины бозона Хиггса (H) во время второго запуска Большого адронного коллайдера. Они сосредоточились на данных о трансформации бозонов Хиггса в два Z-бозонаW- и Z-бозоны - фундаментальные частицы, переносчики слабого взаимодействия. W-частица названа по первой букве названия взаимодействия - слабое (Weak) взаимодействие. Z-частица получила такое имя, поскольку Z-бозон имеет нулевой (Zero) электрический заряд., которые сами трансформируются в четыре заряженных лептоналептоны являются фермионами, то есть их спин равен 1/2. Лептоны вместе с кварками составляют класс фундаментальных фермионов — частиц, из которых состоит вещество и у которых отсутствует внутренняя структура., либо в два заряженных лептона и два нейтрино.

Ученые получили первые доказательства образования бозонов Хиггса вне оболочки. Результат предполагает, что время жизни бозона Хиггса составляет 210 йоктосекунд — это порядка септиллионных долей секунды или десятичной точки, за которой следуют 22 нуля — (+2.3/-0.9) x 10^-22. Здесь можно найти интерактивную модель события.

«Наш результат демонстрирует, что образование бозона Хиггса вне оболочки представляет собой отличный способ измерить время жизни бозона Хиггса. И это стало важной вехой в изучении свойств этой уникальной частицы. Ожидается, что в ближайшие годы точность измерения улучшится с появлением данных из следующих прогонов Большого адронного коллайдера и новых идей анализа»,

Паскаль Ванлаер

физик компактного мюонного соленоида.

Бозон Хигса или хиггсон — элементарная частица, квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Ее существование впервые удалось подтвердить в 2012 году в результате исследований на Большом адронном коллайдере.

В 2015  году физики обнаружили распад на два гамма-фотона частицы массой около 700 ГэВ, что может указывать на существование второго бозона Хиггса.

Источник: CMS, CERN