Ученые еще немного приблизились к пониманию бозона Хиггса

Эксперименты ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРНе, зафиксировали явления, которое никогда не наблюдалось ранее, когда бозон Хиггса распадается на две элементарные частицы, называемые мюоны.

В коллаборациях ATLAS и CMS участвуют представители британских университетов и STFC Резерфордская Appleton Laboratory. Британские институты были членами этих коллабораций с самого их основания и участвовали в разработке, создании и эксплуатации этих огромных детекторов.

Открытие бозона Хиггса в 2012 году на LHC, как известно, послужило доказательством отсутствия фрагмента в Стандартной модели физики частиц, который описывает, как элементарные частицы приобретают массу. С точки зрения нашего понимания материи и основных сил, формирующих Вселенную, это критическая проблема: без массы не было бы того, что мы знаем.

С момента своего открытия бозон Хиггса тщательно изучался физиками, стремящимися выяснить, ведет ли себя эта частица именно так, как и ожидалось в Стандартной модели, или же ее свойства откроют еще большее понимание многих загадок, которые еще предстоит объяснить в фундаментальной физике. Распад бозона Хиггса на мюоны открывает новую главу для исследования его свойств.

Профессор CMS в Великобритании, а также профессор в Лаборатории Резерфорда в Эплтоне Клэр Шепард-Фемистоклеус сказала:

«Необыкновенные возможности эксперимента CMS и изобретательность участников сотрудничества со всего мира, в очередной раз дали прекрасный результат. Наблюдение распадов бозона Хиггса на второе поколение фундаментальных частиц позволяет проверить стандартную модель и открывает новый путь исследования для доказательства физики за пределами нашего нынешнего понимания».

Мюоны, как и электроны, являются элементарными частицами, из которых состоит материя. В то время как электроны классифицируются как частицы первого поколения, мюоны относятся ко второму поколению. Физический процесс распада бозона Хиггса на мюоны является редким явлением, поскольку только один бозон Хиггса из 5000 распадается на мюоны. Эти новые результаты имеют ключевое значение для программы физики ЦЕРН, потому что они впервые указывают на то, что бозон Хиггса взаимодействует с элементарными частицами второго поколения.

Лидер группы CMS доктор Николас Уордл с физического факультета Imperial сказал:

«Ни один из этих результатов не был бы возможен без превосходной подсистемы калориметрии, триггера или отслеживания в CMS».

В физике случайное обнаружение 3-сигма имеет случайность 0,3%, а случайное событие 5-сигма - 0,00006%. Физики традиционно называют обнаружение с 3 сигмами «доказательством», в то время как обнаружение с 5 сигмами считается «открытием».

Эксперимент CMS получил подтверждение этого затухания с 3 сигмами, что означает, что вероятность наблюдаемого результата, возникающего из-за статистического отклонения, составляет менее одного на 700. Результат двух сигм от ATLAS означает, что шансы равны одному на 40. Сочетание обоих результатов увеличит значение значительно выше 3 сигм и продемонстрирует еще более убедительные доказательства распада бозона Хиггса до двух мюонов.

«ATLAS - это чрезвычайно сложная машина, которая обеспечивает невероятно точные измерения и поиск новых явлений. Он был построен благодаря усилиям тысяч физиков по всему миру. Впервые видение такого типа распада является захватывающей вехой, которая открывает совершенно неисследованную область для характеристики сектора Хиггса », - сказал профессор Синеад Фаррингтон, Университет Эдинбурга, официальный представитель британских институтов.

Благодаря большему количеству данных совместная работа повысит точность этих и других измерений и позволит исследовать распад бозона Хиггса, всегда отслеживая отклонения в данных, которые могут указывать на физику за пределами Стандартной модели, пишет UKRI.