Срочные новости раздела
Время «жизни» бозона Хиггса наконец-то измерили почти точно

Время «жизни» бозона Хиггса наконец-то измерили почти точно

Ученые смогли измерить время «жизни» хиггсовского бозона с высокой точностью. Для этого пришлось разработать новый весьма хитрый метод проведения эксперимента и анализа данных. Зато теперь человечество обладает эмпирическим подтверждением важнейших элементов одной из главных теорий современной физики — Стандартной модели.

Визуализация обнаружения искомых субатомных частиц на детекторе CMS (Компактный мюонный соленоид) Большого адронного коллайдера. На модели показан результат столкновения двух протонов, во время которого бозон Хиггса рождается и сразу распадается на пару мюон и антимюон (красные линии), а также пару нейтрино и антинейтрино (детектор их не может засечь, поэтому фиолетовой линией отмечен лишь вектор их импульса) © CERN, CMS

На днях Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН, CERN) опубликовала долгожданный для многих физиков пресс-релиз. В нем подробно и понятно даже «простым смертным» рассказывается, как ученые на основе данных, собранных в последние годы работы Большого адронного коллайдера (БАК), смогли определить время «жизни» бозона Хиггса с высокой точностью.

Если вкратце, эта нестабильная субатомная частица существует в среднем 2,1×10-22 секунды, то есть 0,21 зептосекунды или 210 иоктосекунд. Иными словами, порядка триллионной миллиардной доли секунды. Погрешность измерений составляет +2,3/-0,9, что превышает на несколько порядков ранее достигнутый уровень точности. А самое главное — эти значения совпадают с теоретическими данными: согласно расчетам, бозон Хиггса должен распадаться через 1,6×10-22 секунды после своего возникновения.

Соответствие эмпирических данных Стандартной модели чрезвычайно важно для физиков. Покажи эксперимент время «жизни» хиггсовского бозона меньше теоретических значений, и ученым пришлось бы искать новые пути распада частицы. А значит, пересматривать теорию в отдельных аспектах или вообще в значительной ее части. Если же время существования бозона Хиггса оказалось бы дольше предсказанного, такая новость стала бы настоящим сюрпризом. В этом случае реальное взаимодействие легендарной частицы с другими должно быть слабее.

Проще говоря, отклонения от теоретических расчетов привели бы к поиску альтернативных объяснений. А Стандартная модель хорошо подтверждена множеством экспериментов, и появление «частицы-бунтаря» смешало бы все карты ученых. С одной стороны, это неплохо, так как двигает науку. С другой — необходимость кардинального пересмотра проверенных теорий из-за одиночного отклонения редко указывает на изъян в самой теории, скорее на серьезную ошибку в эксперименте.

Проблема с измерением времени «жизни» хиггсовского бозона связана с тем, что эта частица слишком короткоживущая, чтобы пройти в детекторе значительное расстояние перед своим распадом. Между тем она существует слишком долго, чтобы определить время до ее распада известным косвенным методом. Обычно физики узнают его, оценивая «ширину масс» (mass width) частицы. Дело в том, что нестабильные частицы могут «весить» по-разному вследствие принципа неопределенности Гейзенберга.

С наибольшей вероятностью бозон Хиггса при появлении имеет массу 125 гигаэлектрон-вольт, это так называемый номинал. Ученые уже научились получать такие частицы с определенной частотой и добились 10%-ного шанса на успех в этой методике. Но поскольку хиггсовский бозон нестабилен, гораздо реже он может появиться со значительно более крупной массой — такой назвали нестандартным, аномальным. Правда, и распадается он в этом случае быстрее — зависимость здесь пропорциональная.

В итоге физики придумали следующий метод определения номинального времени «жизни» бозона Хиггса. Так как все параметры частицы известным образом взаимосвязаны — частота появления «номинальных» (on-shell) и «аномальных» (off-shell), а также зависимость между отклонением массы и скоростью распада, — они подсчитали, сколько получилось хиггсовских бозонов разных масс. Соотношение между ними подсказало ту самую «ширину масс», а следовательно, и номинальное время жизни кванта поля Хиггса.

Сбор необходимых данных занял несколько лет, его проводили во время второй кампании работы БАК Run 2. В огромном объеме информации физикам пришлось научиться находить свидетельства образования «аномальных» бозонов Хиггса. Но результат оправдал все трудозатраты.

Статья опубликована на сайте ЦЕРН Источник: naked-science.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Вирусологи идентифицировали 5504 новых вида вирусов в образцах океанской воды. Вирусы были обнаружены с помощью алгоритма машинного обучения при обследовании 35 000 проб воды со всего мира.
подробнее...

Группа астрономов при помощи Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) наблюдала новый вид звездных взрывов — вспышку микроновой. В ходе каждой такой вспышки, происходящей на
подробнее...

Биологи собрали de novo геном динго и сравнили его с геномами пяти пород домашних собак. Оказалось, что динго — сестринская группа по отношению к домашним собакам. Ученые также обнаружили у динго и
подробнее...

Международная группа палеонтологов обнаружила новые доказательства того, что у птерозавров, летающих родственников динозавров, были перья и они могли контролировать их цвет с помощью пигментов
подробнее...

Российские ученые применили новейшую технологию на основе машинного обучения, позволившую точно определить очень близкие виды насекомых, сообщает пресс-служба Российского научного фонда
подробнее...

Американские исследователи определили, что останки пауков олигоценового периода (примерно 23-34 миллиона лет назад) дошли до наших дней благодаря микроводорослям и уникальной химии членистоногого,
подробнее...

После того, как самцы паука Philoponella prominens, обитающего в Китае, Корее и Японии, спариваются с самкой, они резко отпрыгивают от самки со скоростью до 88 сантиметров в секунду. Исследователи из
подробнее...

Корейские ученые разработали новую платформу для редактирования генов – TALED. С ее помощью они смогли поменять аденин на гуанин – азотистые основания ДНК – в митохондриях, сообщает Институт
подробнее...

Ученые из Великобритании и Мексики обнаружили в мексиканских лесах шесть новых видов лягушек, которые достигают в длину не больше 15 миллиметров. Взрослые самцы самого маленького из этих видов,
подробнее...

Развитие молекулярной биологии и биотехнологий позволило создать множество биосенсоров и тестов для диагностики — от быстрых анализов на COVID-19 до экспресс-тестов на патогены, поражающие
подробнее...

Сотрудники Музея землеведения МГУ предложили гипотезу, согласно которой массовые вымирания, неоднократно случавшиеся в истории Земли, могли быть запущены движением литосферных плит. В результате этого
подробнее...

Исследователи из Европейской молекулярно‑биологической лаборатории (EMBL) в Барселоне создали 3D-модель in vitro, которая имитирует, как структуры-предшественники, дающие начало позвоночнику,
подробнее...

Международная группа ученых из России и Германии открыла механизм работы на атомном уровне важного клеточного белка бактериородопсина. Оказывается, с помощью света белок организует «протонные провода»
подробнее...

Ученые эксперимента CMS на Большом Адронном Коллайдере выполнили самое точное на сегодняшний день измерение массы истинного (top) кварка — самой тяжелой из известных элементарных частиц. Полученная
подробнее...

Японские палеонтологи описали два новых вида нелетающих лебедей, которые обитали в Японии 11,5 миллиона лет назад. Ученые назвали их Annakacygna hajimei и A. yoshiiensis. Эти лебеди отличались от
подробнее...

Исследователи Института цитологии РАН (ИНЦ РАН) выяснили, что транскрипционный фактор Zeb1, в частности, способствующий метастазированию раковых клеток молочной железы, при повышении его концентрации
подробнее...

Сотрудники лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ обнаружили, что вода в белках, отвечающих за обеспечение живых систем энергией, и вода, на которую воздействуют постоянным электромагнитным полем
подробнее...

Физики из Канады, Китая и России провели детальное вычисление энергий и ширин нескольких уровней пионного гелия. В своих расчетах они добились относительной погрешности в четыре миллиардных доли, что
подробнее...