Измерить время жизни бозона Хиггса было одной из самых желанных целей для физиков. Это значение позволило бы им намного лучше понять природу одной из важнейших элементарных частиц Стандартной модели.
Стандартная модель - это лучшая научная теория, которую создало человечество. Последние изменения в нее внесли еще в 1970-х годах, после экспериментального подтверждения существования кварков. Главная проблема Стандартной модели в том, что, кажется, она до сих пор остается неполной, ведь с ее помощью невозможно объяснить все, что происходит с элементарными частицами.
Лишь в 2012 году после анализа результатов работы Большого адронного коллайдера (БАК) ученые смогли доказать существование этой загадочной частицы. Сам БАК в основном и строили ради обнаружения и изучения бозона Хиггса.
Это квант скалярного поля, взаимодействие с которым дает массу всем элементарным частицам. Предсказанное Стандартной моделью время его жизни равно приблизительно 1,6×10-22 секунд. Однако на практике проверить эти данные было невозможно, так как он пролетал слишком маленькое расстояние для того, чтобы его можно было измерить.
Поэтому ученые пошли другим путем. Время жизни частицы можно найти не только изучив ее движение, но и проследив за тем, как она распадается.
Физики, работающие на детекторе CMS БАК, проанализировали, как бозон Хиггса распадается на два нейтральных векторных Z-бозона, которые затем распадались на четыре заряженных лептона или два заряженных лептона и два нейтрино.
Затем они сравнили амплитуды распада и выяснили, что время жизни бозона Хиггса лежит в интервале от 1,2×10-22 до 4,4×10-22 секунд с наиболее вероятным значением 2,1×10-22 секунд. Это совпадает с предсказанием Стандартной модели в рамках экспериментальной погрешности.
Ученые рассчитывают, что в дальнейшем они сумеют снизить погрешность измерений и еще точнее проверят правильность предсказания Стандартной модели.
О том, какую роль играет бозон Хиггса в процессе распада элементарных частиц читайте в статье НиТ.
