22:15
Бозон Хиггса, возможно, пойман в акте невиданной ранее трансформации

Ученые, возможно, наблюдали, как бозон Хиггса делает новый трюк: создает пары мюонов.

Когда бозон Хиггса был обнаружен на Большом адронном коллайдере (бак) в 2012 году, это был последний фрагмент Стандартной модели головоломки физики элементарных частиц, частицы, которая долгое время теоретически существовала наряду с кварками, электронами , нейтрино, мюонами, глюонами, фотонами и другими известными частицами, но никогда раньше не встречалась. Его роль: физическое проявление поля Хиггса, признака Вселенной, который, по мнению физиков, наделяет частицы массой. Частицы, которые пробираются сквозь поле, как если бы это была сверхтонкая патока, имеют большую массу, чем те, которые проносятся легче.

Один из способов доказать связь между Хиггсом и другими частицами-это посмотреть на продукты его распада. Существование бозона Хиггса мимолетно — как только он появляется, частица "живет" всего 15,6 тысячи миллиардов миллиардов (1.56x10^-22) секунды-почти сразу же распадаясь на другие частицы.

Каждый раз, когда физики обнаруживают новую частицу распада Хиггса, это доказывает "связь" между Хиггсом и частицами, которые выходят из его распада, говорят физики. И эта связь доказывает, что поле Хиггса действительно наполняет возникающую частицу массой.

Вот почему с момента открытия Хиггса исследователи искали намеки на эти продукты распада.

Обычно Хиггс распадается на более массивные частицы, такие как пары нижних кварков. Но создайте достаточное количество бозонов Хиггса в баке, и некоторые из них должны распадаться на более легкие частицы, с которыми он соединяется, например мюоны.

Если Хиггс распадается на два мюона в баке, это один из самых редких распадов, которые мы могли бы обнаружить для так называемой "частицы Бога".- И это впервые доказало бы связь мюона и Хиггса, еще раз продемонстрировав, что элементарная частица получает свою массу из поля Хиггса.

Прямо сейчас есть убедительные, но еще не убедительные доказательства того, что Хиггс распадается на мюонные пары в баке. Исследователи, работающие с данными компактного мюонного соленоида (CMS), одного из нескольких детекторов частиц бак, обнаружили "избыток" мюонов, летающих вокруг бак.

Бак, среда, полная интенсивных сталкивающихся протонов, имеет множество способов случайного образования мюонов. Доказать, что Хиггс распадается на пары мюонов, значит найти тонкий сигнал дополнительных мюонов на фоне большого количества фонового шума.

Избыток не так уж много значит, сказал Спиропулу в интервью Live Science. Глядя на необработанные данные, даже тренированным глазом, вы можете ничего не подумать об этом.

 

Эта цифра округляет данные мюонов, которые приводят к очевидному обнаружению. Крошечный всплеск около 126 ГэВ на оси x (масса бозона Хиггса), трудно различимый даже тренированным глазом, говорит о том, что бозоны Хиггса распадались на мюонные пары в детекторе. (Кредит изображения: CMS / CERN)

Но с помощью алгоритмов машинного обучения исследователи показали, что этот крошечный урожай необъяснимых мюонов имеет всего 0,27% возникающих случайно. Физики называют этот уровень уверенности в том, что они нашли сигнал, а не просто шум, "тремя сигмами"."

Как правило, открытие не считается доказанным, пока оно не достигнет "пяти сигм", что эквивалентно 0,00006% вероятности того, что это артефакт фонового шума. Поэтому Спиропулу осторожно сказал, что связь Хиггса с мюоном еще не доказана.

Исследователи, работающие над ATLAS, связанным экспериментом LHC, также нашли доказательства связи Хиггса с мюоном, но только на двух сигмах. Это составляет 4,5% вероятности, что их сигнал был просто фоновым шумом.

Тем не менее, открытие CMS-опубликованное 29 июля на веб-сайте CMS-это повод начать волноваться. Если больше данных повысит уровень доверия до пяти сигм, сказал Спиропулу, это может помочь подтвердить экспоненциальную зависимость между массой продукта распада Хиггса и тем, как часто бозон распадается на эту частицу. Физики считают, что частоту распада бозона Хиггса на каждую частицу, с которой он соединяется, можно предсказать по квадрату массы этой частицы, поэтому более тяжелые частицы появляются гораздо чаще. Это открытие может помочь доказать, что если частота совпадает с предсказанием.

Спиропулу сказал, что бак сейчас, вероятно, раздвигает границы своей чувствительности с точки зрения обнаружения более легких продуктов распада Хиггса. Коллайдер, конечно, недостаточно мощный или чувствительный, чтобы произвести достаточное количество распадов Хиггса-электрона, например, для любого измерения. И это далеко не тот уровень оборудования, который необходим для измерения связи между Хиггсом и сверхлегкими нейтрино.

Будущие детекторы будут иметь преимущество перед баком, сказала она. Коллайдер был построен большим и тупым, взрывая протоны друг на друга и охватывая широкий диапазон энергий, потому что физики еще не знали массы Хиггса — критической детали для создания частицы.

Будущие коллайдеры могут быть точно настроены на массу Хиггса и производить достаточно событий, чтобы обнаруживать еще более редкие соединения. И по мере того, как детекторы становятся более чувствительными, они могут обнаруживать несоответствия со Стандартной Моделью, что ведет к новым физическим идеям.

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Нейроны комариного "языка" зажигаются, как фейерверк, от вкуса человеческой крови


Исследование: внутренность кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко менее плотна, чем ее поверхность


Этот нейробиолог хочет знать, могут ли дети унаследовать травму генетически

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 52 | Добавил: admin | Теги: тренированный глаз, возможно, Частица, пойман в акте невиданной ранее тран, Бозон Хиггса, фоновый шум, элементарная частица | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar