Захоплюючий прорив на Великому адронному колайдері (ВАК) дозволив вченим зробити неймовірне відкриття, яке може докорінно змінити наше розуміння фізики елементарних частинок. Колаборації ATLAS і CMS, які невтомно працювали з моменту монументального відкриття бозона Гіґґса у 2012 році, об’єднали зусилля, щоб знайти перші спокусливі докази надзвичайного явища: розпаду бозона Гіґґса на Z-бозон і фотон.
Бозон Гіґґса, який часто називають “частинкою Бога”, є фундаментальною частинкою, що наділяє інші частинки масою. Розуміння його властивостей і різних способів його розпаду на інші частинки має вирішальне значення для розгадки таємниць Всесвіту. Нещодавно спостережений розпад бозона Гіґґса може стати непрямим доказом існування інших частинок, окрім тих, що передбачені Стандартною моделлю фізики елементарних частинок. Ця модель описує фундаментальні частинки та їхні взаємодії.
Згідно зі Стандартною моделлю, якщо бозон Гіґґса має масу приблизно 125 млрд електронвольт, приблизно 0,15% бозонів Гіґґса розпадаються на Z-бозон і фотон. Однак розширення Стандартної моделі пропонують альтернативні швидкості розпаду. Тому точне вимірювання швидкості розпаду – це скарбниця знань, що проливає світло на фізику за межами Стандартної моделі та справжню природу загадкового бозона Гіґґса.
Перед тим, як зробити це революційне відкриття, команди ATLAS і CMS незалежно досліджували дані, зібрані в результаті зіткнень протонів з протонами на ВАК. Вони ретельно прочісували події зіткнень, шукаючи ознаки розпаду бозона Гіґґса на Z-бозон і фотон. Їхні стратегії передбачали ідентифікацію Z-бозона через його розпад на пари електронів або мюонів (важчих кузенів електронів), що відбувається приблизно в 6,6% випадків.
Ключем до успіху вчені визнали характерну особливість – вузький пік на гладкому фоні – у розподілі сумарної маси продуктів розпаду. Щоб підвищити чутливість, команди класифікували події на основі характеристик процесів виробництва бозона Гіґґса. Вони використали передові методи машинного навчання, щоб відрізнити справжні сигнали від фонового шуму.
Ця співпраця значно підвищила статистичну точність та охоплення їхнього пошуку, що призвело до перших переконливих доказів розпаду бозона Гіґґса на Z-бозон та фотон.
Хоча результат не дотягує до загальноприйнятої вимоги у 5 стандартних відхилень для достовірного спостереження, відкриття може похвалитися статистичною значущістю у 3,4 стандартних відхилення. Крім того, виміряна швидкість сигналу перевищує передбачення Стандартної моделі на 1,9 стандартних відхилень, що викликало ще більший ажіотаж серед фізиків.
Це революційне відкриття наближає нас до розкриття таємниць Всесвіту, кидаючи виклик нашому нинішньому розумінню фізики елементарних частинок. Поточні дослідження на ВАК обіцяють ще глибші відкриття, оскільки вчені продовжують розширювати межі людських знань, заглиблюючись у загадкову сферу взаємодії частинок. Розпочинаючи цю надзвичайну подорож, ми з нетерпінням чекаємо наступної глави в нашому прагненні зрозуміти фундаментальні будівельні блоки нашого існування.
Читайте також:
Leave a Reply