На Большом адронном коллайдере открыли "неуловимый" распад бозона Хиггса

Сложная математика, искусственный интеллект и огромная энергия протонов помогли физикам наконец обнаружить "неуловимое" явление.

Сложная математика, искусственный интеллект и огромная энергия протонов помогли физикам наконец обнаружить "неуловимое" явление.
Фото Maximilien Brice/CERN.

Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.

Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.
EPA

Сложная математика, искусственный интеллект и огромная энергия протонов помогли физикам наконец обнаружить "неуловимое" явление.
Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.
Знаменитая частица, наделяющая материю массой, раскрыла свою последнюю тайну, продемонстрировав исключительно трудную для обнаружения реакцию.

Физики, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), наконец зафиксировали распад бозона Хиггса на пару b-кварков. С этим процессом сложилась парадоксальная ситуация: теория предсказывала его как самый частый вариант распада, но обнаружить его никак не могли. И вот на днях вышли препринты сразу двух научных статей, опубликованные коллаборациями CMS и ATLAS. В них сообщается об открытии этого явления и описываются его свойства.

В физике элементарных частиц общепринятой теорией является так называемая Стандартная модель. Она успешно прогнозирует результаты всех проводимых экспериментов. Учёные азартно пытаются обнаружить хоть что-нибудь, что не имело бы объяснения в рамках этой теории и позволило заговорить о Новой физике. Но пока эти усилия остаются тщетными.

Настоящим триумфом Стандартной модели стало обнаружение давно предсказанной частицы – бозона Хиггса. Согласно выкладкам теоретиков, именно она наделяет материю массой. Поиск "частицы Бога", как её прозвали в СМИ, был одной из основной задач Большого адронного коллайдера. До этого ни один ускоритель не придавал частицам такой энергии, чтобы было возможно обнаружить бозон Хиггса. За его открытие в 2013 году была вручена Нобелевская премия по физике.

Строго говоря, на БАК регистрируется не сам бозон, а продукты его распада. И здесь сложилась любопытная ситуация. Согласно расчётам теоретиков, в 60% случаев бозон Хиггса должен распадаться на пару b-кварков. Но обнаружить этот эффект не удавалось много лет. Саму "частицу Бога" нашли благодаря куда более экзотическим вариантам поведения, например, распаду на два фотона.

Опыты, проведённые на самом большом в мире ускорителе, в очередной раз подтвердили Стандартную модель физики элементарных частиц.
EPA

Дело в том, что БАК сталкивает между собой протоны. При этом возможен целый букет различных реакций, и во многих из них рождаются пары b-кварков. Выделить из них продукты распада бозона Хиггса оказалось весьма нелёгким делом.

Чтобы решить эту задачу, сотрудники коллабораций ATLAS и CMS объединили данные экспериментов разных лет, в которых сталкивались протоны с энергиями 7, 8 и 13 тераэлектронвольтов (наращивание энергии велось постепенно в течение многих лет). Как сообщается в пресс-релизе, учёные применили сложные методы анализа данных, включающие использование искусственного интеллекта.

Это позволило им не только обнаружить распад бозона Хиггса на пары b-кварков, но и изучить его свойства. Последние совпали с прогнозами Стандартной модели со всей точностью, которую удалось гарантировать при нынешних измерениях.

С одной стороны, это очередная победа одной из величайших физических теорий в истории и законный повод для человечества гордиться собой. Мы действительно хорошо понимаем процессы, лежащие в самой основе материи.

С другой стороны, теоретиков опять постигло своего рода разочарование. Им давно не терпится заполучить в свои руки какой-нибудь факт, который "ни в какие ворота не лезет", чтобы придумать для его объяснения ещё более глубокую и красивую теорию. Впрочем, отчаиваться рано. Известие о необходимости добавить что-то к Стандартной модели может прийти, например, из космоса.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее рассказывали о распаде бозона Хиггса на фермионы, о механизме, с помощью которого он придаёт массу частицам, и о других свойствах "частицы Бога".