Временно плохие новости для новой физики: ученые сделали важное открытие о бозоне Хиггса

12 лет назад физики обнаружили бозон Хиггса на Большом адронном коллайдере (БАК) и это стало величайшим открытием, сделанным с помощью этого ускорителя частиц. Оказалось, что бозон Хиггса настолько сложно создать и наблюдать за ним, что за все эти годы полные свойства этой частицы до сих пор так и не стали известны. Но теперь, благодаря исследованию физиков-теоретиков, опубликованному в журнале Physical Review Letters, стало известно немного больше об этой частице, пишет Phys.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Двенадцать лет физики пытаются как можно больше узнать о свойствах бозона Хиггса, но эта задача очень сложная. Но теперь наметился некоторый прогресс в этом плане.

Стандартная модель и бозон Хиггса

Стандартная модель физики элементарных частиц описывает известные в настоящее время элементарные частицы обычной материи, также три фундаментальные силы природы: электромагнитное, сильное и слабое взаимодействие. Бозон Хигсса является той частицей, которая отвечает за придание массы другим элементарным частицам и это открытие, казалось бы, завершило Стандартную модель.

По словам физиков, одним из наиболее важных параметров, связанных с любой элементарной частицей, является профиль конкретного столкновения. Он дает информацию о том, как часто можно ожидать появления частицы в столкновениях определенного типа. Ученые сосредоточили свое внимание на определении профиля бозона Хиггса столкновениях между глюонами. Они ответственны за рождение примерно 90% бозонов Хиггса на БАК.

Физики хотели учесть при определении активного профиля рождения бозонов Хиггса некоторые поправки, которыми обычно пренебрегают, ведь это существенно упрощает расчеты. Ученым впервые удалось преодолеть математические трудности и определить эти поправки. Оказалось, что рассчитанные вторичные поправки, хоть и небольшие, но вносят почти пятую часть в величину профиля столкновения.

Ученые впервые учли влияние масс нижних кварков, приводящий к небольшому, но заметному смещению величины профиля на 1%. Стоит напомнить, что на БАК сталкивают протоны, то есть частицы, состоящие из двух верхних и одного нижнего кварка. Временное присутствие кварков с большей массой внутри протонов, таких как прелестных кварк, является следствием квантовой природы сильного взаимодействия, связывающего кварки в протоне.

Где новая физика?

По словам физиков, значения активного профиля рождения бозона Хиггса, которые были обнаружены и те, которые измеряли во время прошлых столкновений, практически одинаковы. Таким образом ученые пришли к выводу, что нет никаких предпосылок для наблюдения новой физики в механизмах, ответственных за образование бозонов Хиггса. По крайней мере этого не обнаружено сейчас.

Некоторые ученые считают, что новая, экзотическая физика должна существовать. И это связано с тем, что Стандартная модель физики элементарных частиц не может дать ответы на некоторые фундаментальные вопросы устройства Вселенной. Например, почему элементарные частицы имеют именно такую массу? Из чего состоит темная материя? Почему обычной материи больше, чем антиматерии?

Некоторые физики считают, что Стандартную модель необходимо расширить, поскольку она вообще не учитывает гравитацию, которая является еще одной важнейшей силой природы.

Авторы исследования все не исключают присутствие новой физики в явлениях, сопровождающих рождение бозона Хиггса. Многое может измениться, во время будущих исследований на БАК. Возможно, допустимый диапазон значений профиля рождения бозона Хиггса перестанет совпадать с теоретическими предсказаниями.

Как уже писал Фокус, ученые выяснили, что первый живой организм на Земле возник вскоре после рождения планеты. Ученые не ожидали узнать, что жизнь на Земле появилась тогда, когда на планете не было достаточного количества кислорода.

Также Фокус писал о том, что из себя представляет квантовая гравитация, которая может связать две непримиримые теории: квантовую механику и теорию относительности Эйнштейна.