Вчені знайшли перші свідчення розпаду рідкісного бозона Хіггса

Вчені виявили перші свідоцтва розпаду бозона Хіггса, розширивши наше розуміння дивного квантового всесвіту.

У 2012 році Нобелівську премію з фізики була присуджено за проривне відкриття: виявлення бозона Хіггса, субатомної частки, передбаченої Стандартною моделлю фізики майже за 50 років до цього. Бозон Хіггса живе недовго, швидко розпадаючись на менш масивні частки, такі як два фотони (легкі частки).

Тепер дослідники, які використовують ATLAS і CMS на Великому адронному колайдері в Швейцарії, знайшли докази рідкісного розпаду бозона Хіггса, при якому субатомна частка розпадається на один фотон і два лептони, тип елементарних часток, які можуть бути зарядженими або нейтральними. Зокрема, вони знайшли докази того, що бозон Хіггса може розпадатися або на фотон і пару електронів, або на фотон і пару мюонів з протилежним зарядом.

Використовуючи Стандартну модель, вчені можуть передбачити різні елементарні частки, на які може розпадатися бозон Хіггса, причому досить «звичайним» розпадом є два фотони. Вони також можуть оцінити, як часто бозон Хіггса розпадається на різні комбінації часток.

У цьому типі розпаду після суперкороткого терміну життя бозон Хіггса швидко перетворюється в один фотон, який вчені називають «віртуальним фотоном». Цей «віртуальний фотон», також відомий як «фотон поза оболонки», потім негайно перетворюється у щось на кшталт двох лептонів. Цей «віртуальний фотон» має дуже маленьку ненульову масу, в той час, як звичайні фотони абсолютно безмасові.

Теж цікаво:

• Вчені запевняють, що п’ятий вимір Всесвіту існує
• Студентка виявила зниклу в галактиці матерію
• У карликової галактики виявили величезне гало темної матерії

Два лептони «потрапляють в наш калориметр дуже близько один до одного», – кажуть фахівці. Калориметр LHC – це інструмент, який запобігає потраплянню часток в результаті зіткнення. Вчені можуть виявляти і вивчати ці частки, коли вони зупиняються або «поглинаються» інструментом.

Хоча вчені передбачили, що цей тип розпаду повинен існувати з бозоном Хіггса, це нове виявлення є «першим натяком на доказ цієї дуже рідкісної форми розпаду бозона Хіггса».

Однак команда, швидше за все, не зможе безпосередньо спостерігати за рідкісним розпадом, поки вони не модернізують обладнання для майбутньої програми LHC з високою світністю. «Оскільки від програми High-Luminosity LHC очікується отримання величезних обсягів даних, вивчення рідкісних розпадів бозона Хіггса стане новою нормою», – йдеться в заяві ATLAS.

Досліджуючи такі рідкісні розпади, науковці можуть вивчити можливість появи нової фізики, яка виходить за рамки Стандартної моделі. Стандартна модель пояснює багато про наш фізичний всесвіт, але не включає гравітацію або темну матерію. Вважається, що темна матерія, яка не випромінює світло і яку не можна безпосередньо спостерігати, становить близько 80% всієї речовини у відомому Всесвіті.

Все це «ще не дає нам нову інформацію про портал Хіггса в «темний сектор», – кажуть дослідники. Але «доводить, що ми можемо досить легко шукати такі дуже рідкісні речі».

Читайте також:

• Вчені знайшли систему, де центральна зірка і планети обертаються в різні боки
• IBM використовує атомну мікроскопію для вивчення атмосфери супутника Сатурна