22 марта 2022

Взаимодействие бозона Хиггса с очарованным кварком стало очередным подтверждение достоверности Стандартной Модели элементарных частиц

naked-science.ru naked-science.ru

Начиная с момента открытия бозона Хиггса в 2012 году, ученые экспериментов ATLAS и CMS на Большом Адронном Коллайдере всеми силами стараются разузнать все тайны этой особой частицы. В частности ведутся исследования того, как бозон Хиггса взаимодействует с различными элементарными частицами, такими, как кварки и лептоны. В Стандартной Модели эти частицы делятся на три "поколения" по мере увеличения их массы, и бозон Хиггса должен взаимодействовать с ними с силой, пропорциональной их массе. Любое отклонение от этого правила может стать указателем на неизвестные явления и даже неизведанные области физики.

Ученые уже наблюдали случаи взаимодействия бозона Хиггса с самыми тяжелыми кварками и лептонами третьего поколения, и все параметры таких взаимодействий в точности соответствуют предсказаниям Стандартной Модели. Также были получены первые данные, являющиеся признаками взаимодействий бозона с мюонами и лептонами второго поколения. Однако, для получения целостной картины ученым еще предстоит поймать случаи взаимодействия бозона Хиггса в кварками второго поколения, в частности с очарованным кварком.

Поиски следов взаимодействия бозона Хиггса с другими элементарными частицами ведутся при помощи анализа случаев распада бозона на более легкие частицы. Для этого ученые "просеивают" через специальные фильтры данные, собранные во время второго этапа работы коллайдера, выискивая случаи распада бозона с образованием очарованного кварка или очарованного антикварка.

Согласно Стандартной Модели, случаи такого вида распада крайне редки, он, этот распад, происходит только в 3 процентах случаев. Более того, следы такого распада с трудом поддаются выявлению, аналогичные потоки вторичных частиц могут быть произведены другими процессами, имеющими более высокие показатели вероятности. Но существуют и некоторые особые метки, такие, как распад W и Z-бозонов на электроны, мюоны или нейтрино, которые все же позволяют выделить искомые случаи из общей массы.

К сожалению, ученым еще не удалось набрать достаточную статистику по случаям распада бозона Хиггса до очарованного кварка. Но, совмещение собранных данных с данными о распаде бозона до прелестного кварка позволило определить разницу по силе взаимодействий с кварками второго и третьего поколения, что и было предсказано Стандартной Моделью.

И небольшим бонусом ко всему этому стала первая в истории науки регистрация случая распада Z-бозона в очарованный кварк, что также пополнило копилку наших знаний в области ядерной физики.