Преобразование Божественных Частиц Искорки Поиска Неизвестных Частиц

В ходе новаторского поиска было тщательно изучено преобразование неуловимой «частицы Бога» или бозона Хиггса, что дало первое свидетельство процесса, потенциально открывающего неизвестные до сих пор частицы.

Понимание трансформационного пути бозона Хиггса

Открытие бозона Хиггса в ЦЕРН Большой адронный коллайдер (LHC) в 2012 году произвел революцию в физике элементарных частиц. После этого прорыва совместные усилия ATLAS и CMS изучили отличительные свойства этой частицы и исследовали различные методы ее образования и распада.

Обнаружение необычного распада

ATLAS и CMS, репортаж с конференции по физике Большого адронного коллайдера (LHCP), которая состоялась на этой неделе, пролили свет на редкий процесс распада, при котором бозон Хиггса распадается на Z-бозон, электрически нейтральный элемент слабого взаимодействия, и фотон, носитель электромагнитной силы. Этот распад может указывать на частицы за пределами царства Стандартная модель физики элементарных частиц.

Сложная петля распада может означать появление новых частиц

Распад бозона Хиггса на Z-бозон и фотон отражает его распад на два фотона. Уникальным аспектом здесь является непрямая природа этих распадов. Они проходят через промежуточную «петлю» временных «виртуальных» частиц. Эти переходные частицы могут оказаться незамеченными ранее частицами, взаимодействующими с бозоном Хиггса.

Частица Бога: расшифровка бозона Хиггса и не только

Согласно Стандартной модели, бозон Хиггса с энергией около 125 миллиардов электронвольт распадается на Z-бозон и фотон примерно в 0,15% случаев. Однако альтернативные теории предсказывают различные скорости распада. Следовательно, отслеживание этих скоростей распада помогает понять как бозон Хиггса, так и физику за пределами Стандартной модели.

Охота за редкими распадами с помощью передовых методов

Ранее ATLAS и CMS использовали данные LHC о столкновениях протонов с протонами для обширных поисков редкого распада. Распознав сигнал этого спада как узкий пик на гладком фоне событий, они использовали передовые методы машинного обучения и классифицировали события на основе характеристик производственного процесса.

Объединение усилий для точности

В рамках новаторского сотрудничества ATLAS и CMS объединили свои наборы данных, собранные во время второго запуска БАК с 2015 по 2018 год. Это объединение значительно повысило статистическую точность и масштабы их исследований.

Обнаружение первых свидетельств редкого распада

Эти согласованные усилия привели к первому свидетельству распада бозона Хиггса на Z-бозон и фотон. Несмотря на то, что он не соответствует стандартным 5 стандартным отклонениям, необходимым для подтверждения наблюдения, этот результат показывает многообещающие результаты в стремлении раскрыть больше тайн бозона Хиггса.

Будущее физики элементарных частиц

«Каждая частица имеет уникальную связь с бозоном Хиггса, что делает поиск редких распадов Хиггса крайне важным», — говорит координатор физики ATLAS Памела Феррари. Успех исследования отражает потенциал текущих и будущих запусков LHC для точной настройки этого теста и изучения еще более редких распадов бозона Хиггса.