На Большом адронном коллайдере открыли "неуловимый" распад бозона Хиггса

Сложная математика, искусственный интеллект и огромная энергия протонов помогли физикам наконец обнаружить "неуловимое" явление.

Фото Maximilien Brice/CERN.

Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.

EPA

Физики, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), наконец зафиксировали распад бозона Хиггса на пару b-кварков. С этим процессом сложилась парадоксальная ситуация: теория предсказывала его как самый частый вариант распада, но обнаружить его никак не могли. И вот на днях вышли препринты сразу двух научных статей, опубликованные коллаборациями CMS и ATLAS. В них сообщается об открытии этого явления и описываются его свойства.

В физике элементарных частиц общепринятой теорией является так называемая Стандартная модель. Она успешно прогнозирует результаты всех проводимых экспериментов. Учёные азартно пытаются обнаружить хоть что-нибудь, что не имело бы объяснения в рамках этой теории и позволило заговорить о Новой физике. Но пока эти усилия остаются тщетными.

Настоящим триумфом Стандартной модели стало обнаружение давно предсказанной частицы – бозона Хиггса. Согласно выкладкам теоретиков, именно она наделяет материю массой. Поиск "частицы Бога", как её прозвали в СМИ, был одной из основной задач Большого адронного коллайдера. До этого ни один ускоритель не придавал частицам такой энергии, чтобы было возможно обнаружить бозон Хиггса. За его открытие в 2013 году была вручена Нобелевская премия по физике.

Строго говоря, на БАК регистрируется не сам бозон, а продукты его распада. И здесь сложилась любопытная ситуация. Согласно расчётам теоретиков, в 60% случаев бозон Хиггса должен распадаться на пару b-кварков. Но обнаружить этот эффект не удавалось много лет. Саму "частицу Бога" нашли благодаря куда более экзотическим вариантам поведения, например, распаду на два фотона.

Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.
EPA

Дело в том, что БАК сталкивает между собой протоны. При этом возможен целый букет различных реакций, и во многих из них рождаются пары b-кварков. Выделить из них продукты распада бозона Хиггса оказалось весьма нелёгким делом.

Чтобы решить эту задачу, сотрудники коллабораций ATLAS и CMS объединили данные экспериментов разных лет, в которых сталкивались протоны с энергиями 7, 8 и 13 тераэлектронвольтов (наращивание энергии велось постепенно в течение многих лет). Как сообщается в пресс-релизе, учёные применили сложные методы анализа данных, включающие использование искусственного интеллекта.

Это позволило им не только обнаружить распад бозона Хиггса на пары b-кварков, но и изучить его свойства. Последние совпали с прогнозами Стандартной модели со всей точностью, которую удалось гарантировать при нынешних измерениях.

С одной стороны, это очередная победа одной из величайших физических теорий в истории и законный повод для человечества гордиться собой. Мы действительно хорошо понимаем процессы, лежащие в самой основе материи.

С другой стороны, теоретиков опять постигло своего рода разочарование. Им давно не терпится заполучить в свои руки какой-нибудь факт, который "ни в какие ворота не лезет", чтобы придумать для его объяснения ещё более глубокую и красивую теорию. Впрочем, отчаиваться рано. Известие о необходимости добавить что-то к Стандартной модели может прийти, например, из космоса.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее рассказывали о распаде бозона Хиггса на фермионы, о механизме, с помощью которого он придаёт массу частицам, и о других свойствах "частицы Бога".