Еще одной важной вехой в изучении свойств хиггсовского бозона и его взаимодействий с частицами в рамках Стандартной модели стало недавнее наблюдение распада бозона Хиггса на пару b-кварков, сделанное физиками ЦЕРН. Соответствующая статья направлена в журнал Physical Review Letters.
Открытие бозона Хиггса, о котором было объявлено 4 июля 2012 года, дало старт экспериментальной программе, нацеленной на определение свойств этой неуловимой частицы. Доклад коллаборации CMS на семинаре в ЦЕРН стал очередным этапом в этой программе вслед за недавней публикацией в том же Physical Review Letters, в которой было объявлено о первом наблюдении ассоциированного рождения бозона Хиггса одновременно с самыми тяжелыми частицами Стандартной модели t-кварками.
Согласно Стандартной модели, бозон Хиггса способен взаимодействовать с фермионами с интенсивностью (константой) взаимодействия, пропорциональной их массе. Самым тяжелым фермионом, обладающим массой, меньшей половины массы бозона Хиггса, является b-кварк. Это означает, что бозон Хиггса может напрямую распадаться на пары b и анти-b кварков. Вероятность таких распадов зависит от квадрата константы связи. Именно этот распад был недавно обнаружен коллаборацией CMS, а также экспериментом ATLAS, который опубликовал аналогичные результаты.
Хотя прямой распад бозона Хиггса на b-кварки является наиболее частым из всех возможных распадов Хиггса, его наблюдение было сложной экспериментальной задачей. Это связано с наличием других доминирующих процессов Стандартной модели (называемых фоновыми), которые могут имитировать экспериментальный сигнал распада бозона Хиггса с образованием b и анти-b кварков. Чтобы найти необходимый сигнал, физикам пришлось отсеять огромное количество событий. По мнению специалистов, это получилось благодаря уникальным возможностям Большого адронного коллайдера (LHC), обеспечившим большой объем экспериментальных данных в 2016-м и 2017 годах.
“Изобретательность ученых CMS в разработке передовых инструментов анализа, включая методы машинного обучения, и то, как они сумели объединить вышеупомянутый экспериментальный сигнал с другими чувствительными к хиггсовской физике процессами, а также впечатляющие возможности детектора и внушительный объем доступных экспериментальных данных стали той совокупностью факторов, которая позволила нам достичь этого рубежа раньше, чем мы ожидали”, — заявил руководитель коллаборации CMS Джоэл Батлер.
Наблюдение распада бозона Хиггса на пару b-кварков в сочетании с более ранними измерениями констант связи бозона Хиггса с t-кварком и τ-лептоном позволило, таким образом, изучить его взаимодействия со всеми тремя самыми тяжелыми известными фермионами. Это дало возможность сделать еще один важный шаг вперед в физической программе, нацеленной на изучение характеристик бозона Хиггса и лучшего понимания его природы. И хотя интенсивность измеренных взаимодействий соответствует ожиданиям Стандартной модели, специалисты отмечают, что точность измерений по-прежнему оставляет пространство для обнаружения новой физики. Чтобы убедиться, позволяют ли данные по бозону Хиггса говорить о существовании физики за пределами Стандартной модели, необходимо увеличить точность измерений, что, как ожидается, произойдет в ближайшие годы, когда будет собрано значительно больше данных.
Светлана Беляева
Нет комментариев