Физики из университета Цюриха, которые проводили эксперимент по изучению бозона Хиггса в ЦЕРНе, сообщают о новых результатах своего исследования. Частица, обнаруженная в 2012 году, действительно распадается на фермионы — частицы с полуцелым спином, составляющие материю. То есть распад происходит согласно расчётам Стандартной модели.
Доказательства прямого распада бозона Хиггса были получены с окончанием эксперимента на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа. Физики напоминают, что ранее “частицу бога” можно было обнаружить лишь по её распаду на другие бозоны, также обладающие целым спином и являющиеся переносчиками взаимодействий.
“Новые данные являются важным шагом на пути к пониманию природы бозона Хиггса. Теперь мы знаем, что эта частица распадается как на бозоны, так и на фермионы, что позволяет исключить некоторые гипотезы, утверждавшие, что бозон Хиггса не имеет парных фермионов”, — поясняет соавтор исследования Винченцо Кьокья (Vincenzo Chiochia) из университета Цюриха.
Напомним, что предыдущие результаты экспериментов в ЦЕРНе продемонстрировали способность бозона Хиггса, частицы с нулевым спином, распадаться на пары фотонов, W- и Z-бозоны. Однако распад на фермионы был подтверждён впервые.
В ходе данного исследования удалось подтвердить ещё один теоретический расчёт. Согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, сила взаимодействия между фермионами и полем Хиггса должна быть пропорциональна их массам. Доказательство этой формулы является очередным подтверждением того, что обнаруженная в 2012 году частица действительно является той, которую предсказывали Питер Хиггс и его коллеги.
Авторы исследования отмечают в пресс-релизе, что на открытие распада бозона Хиггса на фермионы ушёл не один год сбора данных. Для этой работы был проанализирован огромный массив данных, полученных в ходе экспериментов на БАКе, которые проводились с 2011 по 2012 год. Физики скомбинировали данные о распаде бозона Хиггса на нижние кварки и тау-лептоны, оба относятся к фермионам.
Результаты показали, что накопление этих распадов возникает при массе частицы Хиггса приблизительно в 125 гигаэлектронвольт ( 3,8 сигма). Это означает, что вероятность регистрации учёными фоновых колебаний эквивалентна 1 к 14 тысячам. Однако для открытия требуется “пять сигма”, достижение которых займёт ещё немало времени. К сегодняшнему дню учёным удалось достичь максимальных результатов в 4,1 сигма.
Поскольку “частица бога” имеет крайне короткий срок жизни до распада, изучить её напрямую не представляется возможным. Но тау-лептоны и нижние кварки существуют достаточно долго, чтобы быть измеренными непосредственно в детекторе. Так, косвенным методом учёные получили подтверждение распада бозона Хиггса на тау-лептоны, то есть фермионы — мельчайшие составляющие материи.
