Подтверждена полная изученность Вселенной

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 сообщается в пресс-релизе 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 процента), 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.