Ассоциация журналистов и СМИ Зарубежья
28 мая 2024

Физик-теоретик из России разработал метод обнаружения тяжелого аналога бозона Хиггса

Физик-теоретик из России разработал метод обнаружения тяжелого аналога бозона Хиггса

Расчеты профессора СПбГУ Сергея Афонина показали, что второй бозон Хиггса должен быть примерно в четыре раза тяжелее первого.

Российский физик открыл теоретические признаки того, что существует не один, а два разных варианта бозона Хиггса — уже открытая частица массой в 125 гигаэлектронвольт (ГэВ) и его более тяжелый аналог с массой вчетверо выше (515 ГэВ). Следы ее существования следует искать в формировании пар сверхтяжелых частиц в опытах на БАК и других ускорителях частиц, сообщила в четверг пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

«Довольно неожиданным в полученном нами значении массы второго бозона Хиггса стало то, что она практически в точности соответствует максимальной вероятности распада такой частицы на топ-кварк и топ-антикварк, самых тяжелых частиц в Стандартной модели (физики элементарных частиц). В будущем было бы интересно исследовать это соответствие, что могло бы дать независимые аргументы в пользу существования второго бозона Хиггса», — заявил профессор Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) Сергей Афонин, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

В соответствии с теорией Хиггса, всю Вселенную пронизывает особое поле, с которым взаимодействуют все возможные элементарные частицы. Чем сильнее проходят эти взаимодействия, тем выше масса подобных сгустков материи. На существование этого поля указывает то, что в 2013 году физикам ЦЕРН удалось открыть частицы массой в 125 ГэВ, бозоны Хиггса, отвечающие за перенос взаимодействий между полем Хиггса и прочими частицами видимой и темной материи.

Это открытие подтвердило Стандартную модель физики, однако при этом относительно низкая масса «частицы бога» заставила ученых задуматься о возможности существования других, более тяжелых бозонов, также взаимодействующих с полем Хиггса. По мнению некоторых теоретиков, их наличие объяснило бы существование темной материи, низкую массу уже известного бозона Хиггса и почти полное отсутствие антивещества во Вселенной.

Поиски второго бозона Хиггса

Как отмечает профессор Афонин, для поисков подобных частиц необходимо знать, какой массой они могут обладать и с какими другими объектами микромира они могут взаимодействовать. Руководствуясь этой идеей, физик-теоретик просчитал то, какой массой должен обладать более тяжелый аналог бозона Хиггса в простой расширенной версии Стандартной модели, в основе которой лежит идея о том, что бозон Хиггса может быть составной частицей, части которой очень сильно связаны.

Российский физик просчитал массы этих связанных частиц при помощи так называемого голографического подхода, который изначально был разработан в рамках теории струн. Проведенные на его базе расчеты показали, что второй бозон Хиггса должен быть примерно в четыре раза тяжелее первого. Его масса составляет примерно 515 ГэВ, при этом эта частица должна взаимодействовать или только с более легкой вариацией «частицы бога», или же с темной материей.

По словам исследователя, подобные свойства второго бозона Хиггса значительно осложнят его поиски, однако при этом они не сделают их невозможными. В частности, расчеты Афонина указывают на то, что спонтанные распады тяжелой формы бозона Хиггса должны часто приводить к формированию пар из топ-кварка и антикварка, самых тяжелых субатомных частиц, уже открытых исследователями.

Эта закономерность, как отмечает физик, позволит уже в ближайшее время, если его расчеты будут подтверждены другими группами ученых, искать следы существования тяжелой формы бозона Хиггса в экспериментах на обновленном Большом адронном коллайдере. Для этого ученым будет достаточно проследить за тем, отклоняется ли частота образования и поведение пар легких бозонов Хиггса, а также топ-кварков и антикварков от того, на что указывает Стандартная модель физики частиц, подытожил ученый.

25 апреля 2023 в 19:54