Пробив във физиката на елементарните частици: първо доказателство за рядък разпад на Хигс бозона
Разпадането на Хигс бозона на фотон и Z-бозон е необичаен и комплициран развой, който е очакван от Стандартния модел на физиката на обикновените частици с възможност към едно на хиляда, или към 0,15% от всички разпади на Хигс бозона. Всяко отклоняване от тази цифра би могло да подкрепи другите различни модели.
Както беше упоменато по-рано, Хигс бозонът е фундаменталната парченце, която придава маса на другите частици. Когато се разпада, той се трансформира в други частици. В този съответен случай той се разпада на фотон, лишена от маса парченце на светлината, и Z-бозон, парченце, която носи слабата нуклеарна мощ (една от четирите фундаментални сили на природата), останалите са гравитацията, електромагнетизмът и мощното нуклеарно взаимоотношение. Тя е виновна за някои типове радиоактивен разпад, като да вземем за пример бета-разпада, при който един неутрон се трансформира в протон.
Но Хигс бозонът не се разпада непосредствено на тези две частици. Вместо това разпадът се реализира посредством промеждутъчен цикъл от „ виртуални “ частици, които се появяват и изчезват и не могат да бъдат непосредствено открити.
Откриването на този необичаен разпад на Хигс бозона е значимо, защото може да даде ключ към съществуването на нови частици и нови сили, които не са планувани от Стандартния модел, като да вземем за пример тъмната сила, която „ разтяга “ пространството. Ето за какво физиците са толкоз заинтригувани от проучването на тези разпади на Хигс бозона.
Необходимите спомагателни данни
За да открият първите признаци на този разпад, физиците трябваше да проучват голямо количество данни от няколкогодишните конфликти на протони в два разнообразни детектора на Големия адронен колайдер (LHC) – ATLAS и CMS.
Те употребяват усъвършенствани техники за машинно образование, с цел да разграничат сигналните събития (свързани с разпадането на Хигс бозона) от фоновия звук. Чрез съчетание на набори от данни, събрани по време на втория кръг опити на LHC, който се организира сред 2015 и 2018 година, те съумяха доста да подобрят статистическата акуратност и обсега на своето проучване.
Въпреки че актуалните резултати от проучването подхождат на Стандартния модел с 0,15%, откривателите са единствено умерено уверени в него. По-конкретно, макар забележителния размер данни, те към момента не са следили задоволително разпади на Хигс бозона, с цел да бъдат безусловно сигурни, че резултатите им са правилни.
По-големи опити, при които може би ще се употребяват по-добри технологии, могат да разкрият дребните разлики, показващи съществуването на нови частици или нови сили, които да проправят пътя към нови теории във физиката на частиците.
Памела Ферари, координатор по физика на опита ATLAS в ЦЕРН, съобщи в известие за пресата:
„ Всяка една обикновена парченце има специфична връзка с бозона на Хигс, което прави търсенето на редки разпади на Хигс високоприоритетно. “
Флоранс Канели, координатор по физика на детектора CMS в ЦЕРН, прибавя:
„ Съществуването на нови частици би могло да окаже доста значително въздействие върху редките режими на разпада на Хигс. “
Благодарение на третата серия опити в Големия адронен колайдер (LHC) и бъдещия високосветлинен LHC точността на тези проби на общоприетия модел ще бъде усъвършенствана, което ще разреши да се изследват още по-редките разпади на Хигс. Това евентуално може да докара до преразглеждане на настоящето ни схващане за физиката на частиците.
Някои учени стигат доста по-далече и са на мнение, че това изобретение може да сложи под въпрос правилността на Стандартния модел и да промени нашата визия за Вселената. Идеята е, че Хигс бозонът се разпада на притежател на електромагнитна мощ (фотон) и на електрически притежател на слабото нуклеарно взаимоотношение (Z-бозон), като вероятността за това събитие, съгласно Стандартния модел е 0,15%. Тези откриватели имат известно съображение да мислят по този метод, тъй като официално видяно, откриването на разпадането на Хигс бозона не е научно изобретение. Статистическата значителност на събитието е 3,4σ. Заявка за изобретение може да се направи при стойност от най-малко 5σ (σ е общоприетото отклонение). Въпреки това 3,4σ е задоволителна за потвърждаване на събитието
