Физики ЦЕРНа впервые зафиксировали следы распада бозона Хиггса в фермионы — в b-кварки и тау-лептоны, подтвердив таким образом предсказания главной физической теории — Стандартной модели, говорится в сообщении на сайте эксперимента CMS.
«До сих пор прямые распады бозона Хиггса в фермионы не наблюдались. Было уже беспокойство в научном сообществе — по Стандартной модели это должно быть, и если бы не нашли эти распады, тогда это означало бы, что в этой части Стандартная модель не работает. Однако теперь их удалось выделить из фона, и это наблюдение находится в полном согласии с моделью»,
— сказал сотрудник НИИ ядерной физики МГУ и член коллаборации CMS Эдуард Боос.
Бозон Хиггса — последний недостающий элемент Стандартной модели, частица, которая обеспечивает массу всех других элементарных частиц — был открыт летом 2012 года в экспериментах на Большом адронном коллайдере.
Однако детекторы коллайдера не могут непосредственно зафиксировать рождение бозона Хиггса — он слишком быстро распадается на другие частицы. Приборы могут заметить только эти вторичные частицы.
«Хиггс» может распадаться на разные частицы, в этом случае физики говорят об определенном канале или «моде» распада.
В 2012 году детекторы ATLAS и CMS «поймали» бозон Хиггса, отслеживая его распад на пары Z-бозонов, и на гамма-фотоны. Причем достоверность этих результатов была очень высока.
В частности, детектор CMS фиксировал рождение бозона Хиггса со статистической значимостью 7 стандартных отклонений (сигма) только в Z-канале, при том, что физики говорят об открытии на уровне 5 сигма, когда вероятность того, что наблюдаемый эффект вызван статистической флуктуацией, составляет лишь 1 на 3,5 миллиона.
Однако Стандартная модель предсказывала, что бозон Хиггса должен распадаться и на фермионы — тау-лептоны и пары b-кварк и b-антикварк.
Только теперь, благодаря анализу данных с помощью нейронных сетей, ученым удалось вычленить следы «работы» этого канала распада. Статистическая достоверность этого открытия составляет 4 сигма — это означает, что вероятность «ложного срабатывания» составляет 1 к 16 тысячам.
Это открытие еще раз поддерживает вывод, что частица, открытая на коллайдере, действительно очень похожа на бозон Хиггса Стандартной модели.
«Если подтверждения не было, это может быть более интересно для физиков, но пока все предсказания Стандартной модели оправдываются. Хотя точность этого результата еще настолько невелика, что многие интерпретации еще не исключены, например минимальная суперсимметричная модель»,
— сказал Боос.
Существуют некоторые теоретические модели, которые предсказывают возможность существования многих разных бозонов Хиггса, один из которых ведет себя как «стандартный».