Международная группа физиков, работающих на Большом адронном коллайдере в составе коллабораций ATLAS и CMS (ЦЕРН) впервые наблюдали распад бозона Хиггса на два b-кварка (боттом-кварка). Это открытие вновь подтверждает Стандартную модель, описывающую свойства элементарных частиц.
Ученые также не нашли свидетельств возможного существования Новой физики, которая могла бы объяснить возможные недостатки существующей теории. Об этом сообщает Лента.ru со ссылкой на Phys.org.
В ускорителях частиц бозон Хиггса возникает при лобовом столкновении двух протонов, когда происходит слияние глюонов — разновидностей бозонов, отвечающих за взаимодействие между кварками и их удержание внутри протона. В результате из глюонов возникает u-кварк и анти u-кварк, из которых в свою очередь возникает короткоживущий бозон Хиггса. После этого он почти сразу же распадается, при этом возможно образование электрон-позитронных пар, фотонов, мюона и антимюона.
Согласно предсказанию Стандартной модели, распад на b-кварки происходит в 60 процентах случаев. Другие типы распада бозона Хиггса хорошо различимы на фоне "шума", в то время как возникновение b-кварка и b-антикварка маскируется другими процессами, которые приводят к появлению боттом-кварков. Например, само столкновение протонов создает ливень из субатомных частиц, включая искомые. Поэтому для выявления предсказанного события физикам необходимо было накопить статистику на пять стандартных отклонений (равносильно вероятности неслучайного результата в 99,97%), проанализировав сотни тысяч распадов частиц при протон-протонных столкновениях.
Новые данные были получены при двух прогонах пучков заряженных частиц по 27-километровому кольцу Большого адронного коллайдера. Столкновения протонов происходили при энергиях 7, 8 и 13 тераэлектронвольт. Затем ученые проанализировали информацию, учитывая побочные продукты при взаимодействии частиц. Это позволило обнаружить не только распад бозона Хиггса на боттом-кварки, но и подтвердить, что его скорость соответствует предсказанному Стандартной моделью значению.
Бозон Хиггса участвует в механизме (механизм Хиггса) возникновения масс таких фундаментальных частиц, как переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны), а также определяет отсутствие массы покоя у глюона и фотона. Несмотря на то, что открытие этой частицы и изучение ее свойств подтверждает Стандартную модель, существуют проблемы (например, ассимметрия материи и антиматерии во Вселенной или несовместимость с теорией относительности), которые с ее позиции объяснить не удается.
В то же время на ускорителях частиц до сих пор не было получено намеков на существование Новой физики. Некоторые ученые считают, что Новой физики вообще не существует (или она в принципе не наблюдаема), и на данный момент о Вселенной известно почти все, что только можно знать.