Впервые за все время исследований ученые CERN, работающие в рамках эксперимента CMS на Большом Адронном Коллайдере (БАК), обнаружили доказательства возможности прямого распада бозона Хиггса на частицы-фермионы. Это является еще одним признаком того, что частица, обнаруженная в 2012 году, действительно является бозоном Хиггса и ее поведение полностью укладывается в рамки Стандартной Модели физики элементарных частиц.
В ходе предыдущих экспериментов бозон Хиггса мог быть обнаружен только во время его распада на бозоны других типов. «Нам удалось сделать огромный шаг вперед» — объясняет профессор Винченцо Чайочия (Vincenzo Chiochia) из Института физики университета Цюриха, — «Теперь нам известно, что частица Хиггса может распадаться двумя путями, на бозоны и на фермионы. Это, в свою очередь, означает, что мы можем исключить из области нашего внимания те теории, которые утверждают, что частицы Хиггса не связаны с фермионами». Заметим, что из частиц группы фермионов формируется собственно материя, а бозоны действуют как проводники сил, связывающих фермионы в единую структуру.
Согласно Стандартной Модели физики элементарных частиц, силы взаимодействия между фермионами и полями Хиггса должна быть пропорциональна их массе. «Это предположение было подтверждено экспериментальным путем» — рассказывает профессор Чайочия, — «И это является верным признаком того, что частица, обнаруженная в 2012 году, ведет себя в точности как частица Хиггса, описанная в теории».
Открытие второго вида распада бозона Хиггса было сделано путем анализа данных, собранных на БАК в период между 2011 и 2012 годами. Среди массы данных были выявлены случаи распада частицы Хиггса, в результате которых на белый свет появлялся нижний кварк и тау-лептон, частицы, принадлежащие к группе фермионов. Примечательно, что такой вид распада регистрировался только на уровне массы-энергии частицы Хиггса, равной 125 ГэВ (гигаэлектронвольт), с уровнем достоверности в 3.8 сигма. Значение уровня достоверности говорит о том, что вероятность учета в результате ошибочных данных составляет 1 к 14 тысячам. Этот уровень достоверности достаточно высок, хотя и не дотягивает до значения в 5 сигма, после чего в физике элементарных частиц открытие считается подтвержденным.
Для получения достаточно высокого уровня достоверности группа ученых из университета Цюриха использовала анализ данных трех разновидностей процесса распада частицы Хиггса на фермионы. Но, поскольку нижний кварк и тау-лептон более стабильны и живут гораздо дольше частицы Хиггса, есть большая вероятность того, что новые случаи распада частицы Хиггса на фермионы будут обнаружены оборудованием эксперимента CMS после перезапуска Большого Адронного Коллайдера и уровень достоверности открытия поднимется выше значения его официального признания.
Источник: