Фізики зловили чергову частку бога

Вчені-фізики Європейській організації ядерних досліджень CERN, що працюють на Великому Адронному Колайдері, найпотужнішому прискорювачі часток у світі на сьогоднішній день, ще раз "піймали за руку" черговий бозон Хіггса під час його взаємодії з однією з найбільш важких елементарних частинок - істинним кварком. Результати цих досліджень, проведених в рамках експериментів ATLAS і CMS, дають вченим важливу інформацію про природу маси частинок і про деяких областях нової фізики, які перебувають поза рамками існуючої Стандартної Моделі, передає Ukr.Media.

Ми стикаємося з проявом маси об'єктів по кілька разів щодня, піднімаючи щось важке або долаючи інерцію власного тіла під час ранкової пробіжки, наприклад. Однак про природу маси відомо дуже мало. Близько 50 років тому фізик Пітер Хіггс припустив, що маса всіх елементарних частинок є результатом їх взаємодії з бозоном, частинкою тієї ж категорії, що і фотон. Бозон Хіггса взаємодіє з частками у якійсь особливої області, що дає їм необхідну частину їх енергії, яка визначає їх масу.

Протягом кількох десятиліть бозон Хіггса був відсутньою частиною Стандартної Моделі. І, після виявлення першого бозона Хіггса в 2012 році Стандартна Модель почала вважатися повною. Однак, цей момент став лише початком досліджень бозона Хіггса і його властивостей, а його взаємодія з істинним кварком є гарною відправною точкою цих досліджень.

Зазначимо, що на відміну від верхніх і нижніх кварків, з яких складаються протони і нейтрони, справжні кварки не володіють стабільністю і розпадаються на інші частинки через малі частки секунди після їх появи. Однак, їх велика маса, яка більше маси електрона в три мільйони разів, є наслідком досить сильних взаємодій з бозоном Хіггса.

Реєстрація взаємодії бозона Хіггса з істинним кварком проводилася під час процесу під назвою ttH-виробництво. Однак такі явища самі по собі вельми і вельми рідкісні, близько 1 відсотка бозонів Хіггса, що виникають у надрах коллайдера, з'являється в такій близькості від істинного кварка, щоб почати взаємодіяти з ним. І для того, щоб зловити ці явища, ученим довелося задіяти дані, одержувані відразу від двох експериментів коллайдера.

Тим щонайменше, серед величезної кількості даних про народження і розпад часток, вчені виявили рідкісні випадки ttH-процесів. І отриманих данних вистачає для того, що б отримати достовірні значення параметрів, що описують сили взаємодії бозона Хіггса з істинним кварком. "Вимірювання, проведені в рамках експериментів CMS і ATLAS, дають нам знати про те, що бозон Хіггса відіграє головну роль у формуванні великої маси істинного кварка" - розповідає Карл Джейкобс, фізик, який працює в рамках ATLAS collaboration, - "Це, звичайно, є невід'ємною частиною Стандартної Моделі, але даний випадок є першим разом, коли це було підтверджено експериментальним шляхом".

Протягом найближчих місяців учені CERN планують зібрати більший обсяг додаткових даних, що дозволить їм отримати ще більш точні значення характеристик взаємодії бозона Хіггса з істинним кварком. І, як вони сподіваються, що це уточнене значення може стати дороговказом на існування ще невідомих науці областей фізики, законам яких підпорядковується дивовижний бозон Хіггса.