На Великому адронному колайдері виміряли масу бозона Хіггса з рекордною точністю
Вчені, що працюють на Великому адронному колайдері (БАК), отримали найточніші на сьогоднішній день вимірювання маси бозона Хіггса - фундаментальної частки в Стандартній моделі фізики частинок. Ці дані були отримані в результаті аналізу величезної кількості зіткнень протонів та представлені в липні.
Згідно з припущеннями, за чотири роки на ВАК було вироблено близько 9 мільйонів частинок бозона Хіггса. Незважаючи на це, спостерігалася лише незначна їхня частка. Проте, дослідники міжнародної групи, які працюють на експерименті ATLAS, одному з двох детекторів ВАК, зуміли отримати найточніші виміри маси бозона Хіггса.
Бозон Хіггса, що виникає з квантового поля, що пронизує Всесвіт і надає масу іншим фундаментальним часткам, є предметом інтенсивних досліджень. На відміну від інших частинок Стандартної моделі, масу бозона Хіггса вчені можуть визначити лише експериментально. Точні виміри дуже важливі розуміння взаємодій між частинками.
Дослідники об'єднали кілька вимірів маси, заснованих на розпаді частинки, з більш точними калібруванням. Так вони отримали значення маси бозона Хіггса в 125.11 гігаелектронвольт (ГеВ) з похибкою 0.11 ГеВ, що знижує показник із 125.35 ГеВ та точністю 0.12 відсотка, зафіксованими у 2019 році.
Цей результат є найточнішим виміром маси бозона Хіггса, досягнувши точності в 0.09 відсотка. Команда зменшила статистичну та систематичну невизначеність маси бозона Хіггса, що раніше залишало значний простір для інтерпретації даних.
Точні вимірювання допомагають фізикам перевіряти передбачення Стандартної моделі фізики елементарних частинок та виявляти можливі відхилення. Наприклад, минулого року найточніший вимір маси бозону W виявив потенційні тріщини в Стандартній моделі. Маса бозона W відхилилася від пророкованої на сім стандартних відхилень, що стало несподіваним результатом.
Відхилення такого роду натякають на існування нових чи невідомих явищ поза стандартної моделі, яка пояснює всі аспекти Всесвіту. Проте точність означає правильність; можливо, помилкові виміри, а чи не теорія.
Що стосується бозона Хіггса, незважаючи на останні виміри, фізики ще далекі від повного розуміння його властивостей. Бозон Хіггса не завжди з'являється з однаковою масою, а має спектр можливих мас, що називається "шириною". У 2022 році вчені уточнили свої оцінки "ширини" бозона Хіггса з більшою точністю, ніж будь-коли раніше.
Уточнюючи оцінки маси бозона Хіггса, фізики наближаються до відповідей на складні питання про цю загадкову частинку: чи бозон Хіггса взаємодіє сам із собою, як передбачає Стандартна модель, і як він пов'язаний з іншими частинками? Чи існують різні версії бозона Хіггса, які ми ще не виявили, і чи може бозон Хіггса стати ключем до розуміння темної матерії — загадкової речовини, яка наповнює Всесвіт, але так і не спостерігалася?
Фізики продовжують пошуки інших частинок, які могли б пояснити неймовірну легкість бозона Хіггса, аномалію, яка мучить їх із його відкриття у 2012 році. З недавніми модернізаціями ВАК, спрямованими на збільшення енергії та інтенсивності зіткнень частинок, а також із планами на майбутні покращення, хто знає, що ще може бути виявлено?