Тимчасово погані новини для нової фізики: вчені зробили важливе відкриття про бозон Хіггса

12 років тому фізики виявили бозон Хіггса на Великому адронному колайдері (ВАК) і це стало найбільшим відкриттям, зробленим за допомогою цього прискорювача частинок. Виявилося, що бозон Хіггса настільки складно створити і спостерігати за ним, що за всі ці роки повні властивості цієї частинки досі так і не стали відомі. Але тепер, завдяки дослідженню фізиків-теоретиків, опублікованому в журналі Physical Review Letters, стало відомо трохи більше про цю частинку, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дванадцять років фізики намагаються якомога більше дізнатися про властивості бозона Хіггса, але це завдання дуже складне. Але тепер намітився певний прогрес у цьому плані.

Стандартна модель і бозон Хіггса

Стандартна модель фізики елементарних частинок описує відомі наразі елементарні частинки звичайної матерії, а також три фундаментальні сили природи: електромагнітну, сильну та слабку взаємодію. Бозон Хігсса є тією частинкою, яка відповідає за надання маси іншим елементарним частинкам і це відкриття, здавалося б, завершило Стандартну модель.

За словами фізиків, одним із найважливіших параметрів, пов'язаних із будь-якою елементарною частинкою, є профіль конкретного зіткнення. Він дає інформацію про те, як часто можна очікувати появи частинки в зіткненнях певного типу. Вчені зосередили свою увагу на визначенні профілю бозона Хіггса у зіткненнях між глюонами. Вони відповідальні за народження приблизно 90% бозонів Хіггса на ВАК.

Фізики хотіли врахувати під час визначення активного профілю народження бозонів Хіггса деякі поправки, якими зазвичай нехтують, адже це суттєво спрощує розрахунки. Ученим уперше вдалося подолати математичні труднощі та визначити ці поправки. Виявилося, що розраховані вторинні поправки, хоч і невеликі, але вносять майже п'яту частину у величину профілю зіткнення.

Учені вперше врахували вплив мас нижніх кварків, що призводить до невеликого, але помітного зміщення величини профілю на 1%. Варто нагадати, що на БАК зіштовхують протони, тобто частинки, які складаються з двох верхніх і одного нижнього кварка. Тимчасова присутність кварків з більшою масою всередині протонів, таких як чарівний кварк, є наслідком квантової природи сильної взаємодії, що зв'язує кварки в протоні.

Де нова фізика?

За словами фізиків, значення активного профілю народження бозона Хіггса, що були виявлені, і ті, які вимірювали під час минулих зіткнень, практично однакові. Таким чином учені дійшли висновку, що немає жодних передумов для спостереження нової фізики в механізмах, відповідальних за утворення бозонів Гіггса. Принаймні цього не виявлено зараз.

Деякі вчені вважають, що нова, екзотична фізика має існувати. І це пов'язано з тим, що Стандартна модель фізики елементарних частинок не може дати відповіді на деякі фундаментальні питання устрою Всесвіту. Наприклад, чому елементарні частинки мають саме таку масу? З чого складається темна матерія? Чому звичайної матерії більше, ніж антиматерії?

Деякі фізики вважають, що Стандартну модель необхідно розширити, оскільки вона взагалі не враховує гравітацію, яка є ще однією найважливішою силою природи.

Автори дослідження все ж не виключають присутність нової фізики в явищах, що супроводжують народження бозона Хіггса. Багато що може змінитися, під час майбутніх досліджень на БАК. Можливо, допустимий діапазон значень профілю народження бозона Хіггса перестане збігатися з теоретичними передбаченнями.

Як уже писав Фокус, вчені з'ясували, що перший живий організм на Землі виник незабаром після народження планети. Вчені не очікували дізнатися, що життя на Землі з'явилося тоді, коли на планеті не було достатньої кількості кисню.

Також Фокус писав про те, що собою являє квантова гравітація, яка може зв'язати дві непримиренні теорії: квантову механіку і теорію відносності Ейнштейна.