Вчені спостерігали довгоочікуваний розпад бозона Хіггса

Через шість років після відкриття бозон Хіггса розпадається на фундаментальні частинки, відомі як нижні (даун) кварки. Знахідка, представлена сьогодні на CERN1 у співпраці ATLAS і CMS на великому Адронному колайдері (БАК), узгоджується з гіпотезою про те, що всепроникаюче квантове поле за бозоном Хіггса також дає масу Нижньому кварку. Обидві команди представили свої результати до публікації сьогодні.

Стандартна модель фізики частинок пророкує, що близько 60% часу бозон Хіггса буде розпадатися на пару нижніх кварків. Тестування цього передбачення має вирішальне значення, оскільки результат або надасть підтримку стандартній моделі, яка заснована на ідеї про те, що поле Хіггса наділяє кварки та інші фундаментальні частинки масою, або розгойдає її основи і вкаже на нову фізику.

Виявити цей загальний канал розпаду бозона Хіггса зовсім не просто, як показав шестирічний період з моменту відкриття бозона. Причина складності полягає в тому, що існує багато інших способів отримання нижніх кварків при протон-протонних зіткненнях. Це ускладнює виділення сигналу розпаду бозона з фонового «шуму», пов'язаного з такими процесами. На відміну від цього, менш поширені канали розпаду бозона Хіггса, які спостерігалися під час відкриття частинки, такі як розпад на пару фотонів, набагато легше витягти з фону.

Щоб винести сигнал, ATLAS і CMS взаємодіють один з одним, об'єднуючи дані з першого і другого запусків БАК, які включали зіткнення при енергіях 7, 8 і 13 Тев. Потім вони застосували до даних складні методи аналізу. Результатом, як для ATLAS, так і для CMS, стало виявлення розпаду бозона Хіггса на пару нижніх кварків зі значенням, що перевищує 5 стандартних відхилень. Крім того, обидві команди виміряли швидкість затухання, яка відповідає прогнозу стандартної моделі, в межах поточної точності вимірювання.

"З часу першого експериментального спостереження розпаду бозона Хіггса на Тау-лептони рік тому CMS разом з нашими колегами з ATLAS спостерігала зв'язок бозона Хіггса з найважчими ферміонами: Тау, верхнім кварком, а тепер і нижнім кварком. Чудова продуктивність БАК і сучасні методи машинного навчання дозволили нам досягти цього результату раніше, ніж очікувалося ", - сказав Джоел Батлер, представник CMS collaboration.

"Експерименти тривають на частинці Хіггса, яка часто вважається порталом у нову фізику. Ці прекрасні нові досягнення також підкреслюють наші плани з модернізації БАК для істотного збільшення статистичних даних. Методи аналізу тепер показали, що вони досягають точності, необхідної для дослідження повного фізичного ландшафту, включаючи, сподіваюся, нову фізику, яка досі ховається так вміло ", - сказав директор з досліджень CERN Екхард Елсен.