Ученим вдалося виміряти час «життя» бозона Хіггса

Про це повідомляє Укрінформ із посиланням на сайт Європейської організації ядерних досліджень (CERN).

Досі було відомо, що ця елементарна частинка існує дуже недовго – лише менше однієї трильйонної мільярдної частки секунди або 1.6×10-22 секунди. Але вченим потрібно було експериментально точніше обчислити час життя частинки.

Вимірювання часу «життя» бозона Хіггса займає перше місце в списку цілей спеціалістів з фізики елементарних частинок, оскільки експериментальне значення часу життя дозволило б їм не тільки краще зрозуміти природу частинки, але й з’ясувати, чи відповідає це значення значенню, передбаченому за допомогою Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Відхилення від передбачення може вказувати на нові частинки або сили, не передбачені моделлю, включаючи нові частинки, на які розпадеться бозон Хіггса.

Відповідно до теорії, експерименти встановлювали лише межі часу життя частинки або визначали цю властивість із великою похибкою. Вимірювання часу життя бозона Хіггса — складне завдання, оскільки прогнозований час його існування надто малий, щоб його можна було виміряти безпосередньо. Одне з можливих рішень полягало у вимірі пов'язаної властивості – ширини маси. Вона обернено пропорційна часу життя. Крім того, вона є невеликим діапазоном можливих мас близько номінальної маси частинки 125 ГеВ.

Як зазначається, фізики здійснили перший вимір ширини бозона Хіггса (H) під час другого запуску Великого адронного колайдера. Вони зосередилися на даних про трансформацію бозонів Хіггса в два Z-бозони, які самі трансформуються в чотири заряджені лептони або в два заряджені лептони і два нейтрино.

В результаті вчені отримали перші докази утворення бозонів Хіггса поза оболонкою. Результат передбачає, що час життя бозона Хіггса становить 2,1×10^-22 секунди. Похибка вимірювань становить (+2.3 / -0.9) x10^-22, що робить дані вимірювання найточнішими на сьогодні вимірами тривалості існування бозона Хіггса.

«Наш результат демонструє, що утворення бозона Хіггса поза оболонкою є чудовим способом виміряти час його життя. І це стало важливою віхою у вивченні властивостей цієї унікальної частинки. Очікується, що найближчими роками точність вимірювання покращиться з появою даних із наступних прогонів Великого адронного коллайдера та нових ідей аналізу», - сказав фізик Паскаль Ванлаєр.

Бозон Хіггса — елементарна частинка, квант поля Хіггса, що з необхідністю виникає в Стандартній моделі внаслідок хіггсового механізму, спонтанного порушення електрослабкої симетрії. Він передбачений британським фізиком-теоретиком Пітером Хіггсом у 1964 році. Про відкриття було заявлено у 2012 році після аналізу результатів роботи Великого адронного колайдера.