|
Свидетельства распада бозона Хиггса
|
|
|
|
Хотя теория о его существовании существовала десятилетиями, бозон Хиггса был наконец обнаружен в 2012 году на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе. С тех пор он продолжал активно изучаться на БАКЕ. Теперь новое исследование, проведенное учеными ЦЕРНа, объединяет два последних запуска ATLAS — одного из двух детекторов общего назначения на БАКЕ, - чтобы получить доказательства того, что бозон Хиггса может распадаться на пару мюон—антимюон.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в Physical Review Letters, сообщается о значимости превышения сигнала над фоном в 3,4 стандартных отклонения при объединении двух прогонов, что выше, чем предыдущие данные по компактному мюонному соленоиду (CMS), равные 3,0 стандартным отклонениям.
|
|
|
|
Механизм Хиггса и масса
|
|
|
|
Есть веская причина, по которой физики хотят исследовать именно этот распад бозона Хиггса. В странном мире физики элементарных частиц, где субатомные частицы описываются их "ароматами", а частицы, вступающие в контакт с соответствующей античастицей, аннигилируют друг с другом, масса частицы возникает в результате взаимодействия с полем Хиггса.
|
|
|
|
Согласно стандартной модели, бозон Хиггса является проявлением поля Хиггса, и когда он взаимодействует с частицей, он "придает" частице массу. Конечно, реальность сложнее, но достаточно сказать, что когда физики наблюдают эти взаимодействия, это подтверждает теорию о том, что этот механизм Хиггса отвечает за массу частицы и что стандартная модель верна.
|
|
|
|
|
|
|
Сила этих взаимодействий пропорциональна массе взаимодействующей частицы, так что частицы с сильными взаимодействиями имеют большую массу. С другой стороны, безмассовые частицы вообще не взаимодействуют с полем Хиггса.
|
|
|
|
В предыдущих экспериментах физики наблюдали взаимодействия между более тяжелыми субатомными частицами, называемыми "фермионами третьего поколения", такими как верхние кварки, нижние кварки и тау-лептоны, посредством взаимодействий, называемых "связями Юкавы".
|
|
|
|
"Взаимодействие бозона Хиггса по Юкаве с заряженными фермионами третьего поколения было твердо установлено. Однако его связь по Юкаве с фермионами второго поколения еще предстоит окончательно определить", - объясняют авторы исследования.
|
|
|
|
Связь бозона Хиггса с фермионами второго поколения
|
|
|
|
Мюоны относятся к типу фермионов второго поколения - они легче фермионов третьего поколения, но все же тяжелее фермионов первого поколения, таких как электроны. Распад бозона Хиггса на пару мюон-антимюон является ключевым испытанием механизма Хиггса для фермионов второго поколения. Протон-протонные столкновения в ATLAS предоставляют прекрасную возможность обнаружить это явление.
|
|
|
|
Хотя такой распад крайне редок для бозона Хиггса, недавние данные из ATLAS предоставляют еще больше доказательств его существования, и команда говорит, что их результаты соответствуют ожиданиям стандартной модели. Дополнительные испытания в ATLAS, а также в CMS могут еще больше повысить достоверность этих результатов и даже открыть путь к исследованию связей Хиггса в поисках еще более легких частиц.
|
|
|
|
Источник
|
