С момента открытия бозона Хиггса в 2012 году ученые из коллабораций ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере (LHC) усердно работали над характеристикой его свойств и отслеживанием различных способов распада этой эфемерной частицы. Недавно ATLAS нашел первые свидетельства распада бозона Хиггса на два лептона (электрон или мюонную пару с противоположным зарядом) и фотон. Известный как «распад Далитца», это один из самых редких распадов бозона Хиггса, который когда-либо наблюдался на LHC.
Физики ATLAS провели поиск по всему набору данных сеанса Run 2 Большого адронного коллайдера на предмет столкновений с фотоном, а также с двумя лептонами, совокупная масса которых была меньше 30 ГэВ. В этой области распады с виртуальными фотонами должны преобладать над другими процессами, дающими такое же конечное состояние. ATLAS измерил скорость сигнала бозона Хиггса в этом канале распада, что в 1,5 ± 0,5 раза превышает ожидание от Стандартной модели. Вероятность того, что наблюдаемый сигнал был вызван флуктуациями фона — менее 1 из 1000.
Учитывая, что от предстоящей программы на LHC с высокой светимостью ожидается большой объем данных, изучение редких распадов бозона Хиггса станет новой нормой. Это позволит физикам перейти от представления доказательств их существования к подтверждению своих наблюдений и проведению подробных исследований свойств бозона Хиггса, что приведет к еще более строгим проверкам Стандартной модели.
Наблюдение за распадом бозона Хиггса на фотон и лептонную пару позволит физикам изучить симметрию зарядовой четности или С-четность (CP). Комбинированная чётность, CP-симметрия — это произведение двух симметрий: C — зарядовое сопряжение, которое превращает частицу в её античастицу, и P — чётность, которая создает зеркальное изображение физической системы. Сильное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие являются инвариантными по отношению к комбинированной операции CP-преобразования, но эта симметрия немного нарушается в процессе некоторых типов слабого распада. Исторически CP-симметрия была предложена Львом Ландау для восстановления порядка после открытия нарушения пространственной чётности в 1950-е годы. Однако в 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч показали, что CP-симметрия тоже может быть нарушена.
Когда физики, изучающие каонные частицы, заметили — к своему удивлению, — что в мире физики элементарных частиц дело обстоит иначе. С тех пор ученые узнали, что нарушение CP-симметрии является признаком электрослабого взаимодействия, и включили его в Стандартную модель.
Но с распадом бозона Хиггса на три частицы, две из которых заряжены, физики смогут проверить, имеют ли распады предпочтительное направление, что позволит исследователям улучшить свое понимание причин нарушения CP-симметрии и, возможно, даже приведет к подсказкам для новых физика за пределами Стандартной модели.
Читать далее
Посмотрите на изображение Марса из 8 триллионов пикселей
Ядерный ракетный двигатель строят для полетов на Марс. Чем он опасен?