Продължителността на живота на Хигс бозона, измерена с точност до септилионни от секундата

Сподели

Физиците от ЦЕРН измерват живота на Хигс бозона с по-голяма точност от всякога. Тъй като легендарната частица живее само за няколко части от секундата, учените измислиха творческо решение за изчисляване на новата фигура.

За първи път хипотезиран през 60-те години на миналия век, бозонът на Хигс е последната елементарна частица, предвидена от Стандартния модел, а други частици придобиват маса чрез взаимодействия с него. Откриването му през 2012 г. беше едно от най-важните научни открития от един век, спечелвайки на учените, формулирали идеята, Нобеловата награда за физика за 2013 г.

Оттогава бозонът на Хигс се произвежда редовно в Големия адронен колайдер (LHC), което позволява на физиците да изучават неговите свойства, но някои от тях са трудни за определяне именно защото живее само няколко септилионни от секундата, преди да се разпадне в други частици. . Всъщност неговият живот сам по себе си е едно от най-трудните свойства за директно измерване, защото не позволява достатъчно време за преминаване през инструмента, за да достигне до детекторите.

Така че за новото изследване учените от CMS Collaboration са използвали индиректен метод за измерване на продължителността на живота на Хигс бозона по-точно от всякога. Вместо това те се обърнаха към различно свойство, наречено нейната масова ширина – диапазонът от възможни маси, които частицата може да има. По същество, колкото по-широка е масовата ширина на частицата, толкова по-кратък е нейният живот, което позволява на физиците да изчислят последното чрез измерване на първото.

Номиналната маса на бозона на Хигс – неговата обичайна, най-често срещана стойност – е 125 гигаелектронволта (GeV). Но благодарение на квантовата странност на принципа на неопределеността на Хайзенберг, понякога се произвеждат и версии с по-големи маси. Екипът анализира данните от второто наблюдение на LHC, за да изчисли съотношението на бозоните на Хигс „в обвивката“ (тези, близки до номиналната маса) към „извън обвивките“ на Хигс бозони (тези с много по-голяма маса от обикновено).

Използвайки тази техника, изследователите изчислиха, че животът на Хигс бозона е 210 йоктосекунди – това е в областта на септилионните от секундата или десетичната запетая, последвана от 22 нули. Несигурността на тази стойност е (+2,3/-0,9) x 10-22 секунди, което го прави най-прецизното измерване на живота на Хигс бозона досега.

„Нашият резултат показва, че производството на Хигс бозон извън обвивката предлага отличен начин за измерване на живота на Хигс бозона“, казва Паскал Ванлаер, физик в CMS. „И това поставя крайъгълен камък в изследването на свойствата на тази уникална частица. Очаква се прецизността на измерването да се подобри през следващите години с данни от следващите серии на LHC и нови идеи за анализ.

Следващото наблюдение на LHC трябва да започне през 2022 г.

Изследването е достъпно на Сървър за документи на CERN.

Източници: ЦЕРН, CMS

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели