Пішло 10 років роботи. Фізики нарешті змогли виміряти час життя бозона Хіггса

Вимірювання часу життя бозона Хіггса є одним із найбажаніших відкриттів для фізиків. Це значення дозволило б їм набагато краще зрозуміти природу однієї з найважливіших елементарних частинок Стандартної моделі.

Існування бозона Хіггса було передбачене ще 1964 року фізиком-теоретиком Пітером Хіггсом, проте експериментального виявлення довелося чекати майже 50 років.

Лише у 2012 році після аналізу результатів роботи Великого адронного коллайдера (ВАК) вчені змогли довести існування цієї загадкової частки. Сам ВАК загалом і будували задля виявлення та вивчення бозона Хіггса.

Читайте також:

П’ята сила природи? Фізики на порозі відкриття, яке повністю змінить нашу науку

Це квант скалярного поля, взаємодія з яким дає масу всім елементарним частинкам. Передбачений Стандартною моделлю час його життя дорівнює приблизно 1,6×10^-22 секунд. Однак на практиці перевірити ці дані було неможливо, тому що він пролітав надто маленьку відстань для того, щоб її можна було виміряти.

Тому вчені пішли іншим шляхом. Час життя частки можна знайти не лише вивчивши її рух, а й простеживши за тим, як вона розпадається.

Фізики, що працюють на детекторі CMS ВАК, проаналізували, як бозон Хіггса розпадається на два нейтральних векторних Z-бозони, які потім розпадалися на чотири заряджених лептони або два заряджених лептони і два нейтрино.

Потім вони порівняли амплітуди розпаду і з’ясували, що життя бозона Хіггса лежить в інтервалі від 1,2×10^-22 до 4,4×10^-22 секунд з найбільш ймовірним значенням 2,1×10^-22 секунд. Це збігається з передбаченням Стандартної моделі в рамках експериментальної похибки.

Вчені розраховують, що надалі вони зможуть знизити похибку вимірювань і ще точніше перевірять правильність передбачення Стандартної моделі.