Как бозонът на Хигс придава маса на частиците
Известно е, че бозонът на Хигс, открит през 2012 г., придава маса на останалите елементарни частици. Но механизмът, по който това се случва, досега остава загадка, тъй като е дори по-труден за откриване от самата "частица на Бог". Този процес, който представлява разсейване на две еднакво заредени частици, наречени W-бозони, е строг тест на Стандартния модел, общоприетата теория за поведението на елементарните частици.
За да тестват механизма на Хигс, учените сравняват разпределението на продуктите на разпадане, които възникват, когато W бозоните се разпръснат. По същество те определят колко често се наблюдават определени продукти на разпад с определена енергия и геометрична конфигурация.
„Може да се сравни с пръстови отпечатъци. Имаме примерен печат за сравнение и отпечатъци, които изучаваме. Ако пръстовите отпечатъци съвпадат, тогава разбираме, че Хигс бозонът дава маса на частиците по начина, по който теоретиците са възнамерявали. Но ако имаше несъответствия в данните, тогава щяхме да разберем, че не само бозонът на Хигс може да участва в механизма “, обяснява Playe.
Наблюденията на Хигс бозона са извършени като част от експеримента ATLAS в Големия адронен колайдер (илюстриран от CERN).
Анализът се основава на 34 сесии на наблюдавани събития и измерената степен на взаимодействие е в отлично съответствие с теоретичните прогнози в рамките на Стандартния модел.
„Досега Стандартният модел никога не е бил грешен, но знаем със сигурност, че е непълен, тъй като не отчита съществуването нито на тъмна материя, нито дори на гравитация. Освен това с помощта на тази брилянтна теория е невъзможно да се обясни барионната асиметрия на Вселената, тоест преобладаването на материята над антиматерията. Затова непрекъснато търсим празнина ввид идеална теория“, казва Плей.
Както обясняват физиците, преди изграждането на LHC те не са имали възможност да тестват процеса на взаимодействие на W-бозони, тъй като енергийните нива винаги са били недостатъчни. Сега, благодарение на наличието на огромна база данни, учените са успели да направят откритие с ниво на значимост от 3,6 сигма (5 сигма е сигурно доказателство, припомняме).
„Вероятността механизмът на разпадане да е фоново явление е много малка - около едно на шест хиляди. Ние обаче ще продължим нашето изследване, за да съберем повече доказателства“, обяснява Playe в прессъобщение.
С работата си Playe и колегите му планират да определят дали бозонът на Хигс действително се държи, както теоретиците прогнозираха по-рано. Към днешна дата има редица версии за това как елементарните частици придобиват своята маса.
Изследването на процесите на разсейване, казват учените, е универсален тест на Стандартния модел и в същото време прозорец към Новата физика.
Въз основа на резултатите от изследването си учените са изключили някои модели и прогнози, на които са разчитали преди. Сега те трябва да повторят експеримента при по-високи енергии, за да видят по-ясно "пръстовите отпечатъци".
Предишни експерименти бяха проведени при енергии от 8 тераелектронволта (TeV), докато през пролетта на 2015 г. нивото ще бъде увеличено до 13 TeV. Базата данни за тестване на експеримента ще бъде 150 пъти по-голяма от наличната днес и тогава учените ще могат да наблюдават всяко „движение“ на Хигс бозона.