Протягом 12 років фізики намагаються краще зрозуміти властивості бозона Хіггса, але це непросте завдання. Нещодавно вони досягли деякого прогресу в цьому напрямку. Результати дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.
Відкриття бозона Хіггса на Великому адронному колайдері (ВАК) стало найважливішою подією у фізиці. Він відіграє ключову роль у моделі елементарних частинок – або Стандартній моделі. Однак повні властивості бозона досі залишаються невідомими.
Стандартна модель описує всі відомі елементарні частинки та три фундаментальні сили природи: електромагнітну, сильну та слабку взаємодії. Бозон Хіггса надає масу іншим частинкам, завершуючи картину Стандартної моделі. Один із ключових параметрів будь-якої елементарної частинки – її профіль зіткнення.
Автори нового дослідження зосередилися саме на профілі зіткнень глюонів. Вони відповідають за народження приблизно 90% бозонів Хіггса на БАК. Зазвичай під час розрахунків враховують тільки основні поправки, оскільки це спрощує завдання. Однак тепер ученим вдалося подолати математичні труднощі та врахувати вторинні поправки.
Також учені вперше врахували вплив мас нижніх кварків, що призвело до невеликої, але помітної зміни профілю на 1%. Нагадаємо, що на БАК стикаються протони, що складаються з двох верхніх і одного нижнього кварка. Тимчасова присутність кварків з більшою масою всередині протонів пояснюється квантовою природою сильної взаємодії, що зв’язує кварки в протоні.
Дослідники з’ясували, що розраховані значення профілю народження бозона Хіггса майже збігаються з тими, які вимірювали раніше. А отже, поки що немає передумов для виявлення нової фізики в процесах, пов’язаних з утворенням бозонів Хіггса.
Деякі вчені вважають, що нова, екзотична фізика все ж існує. Вони вказують на те, що Стандартна модель не може пояснити деякі фундаментальні питання, як-от природа темної матерії або причини, через які елементарні частинки мають саме такі маси. Крім того, модель не враховує гравітацію, одну з найважливіших сил природи.
Автори дослідження не виключають можливості присутності нової фізики в явищах, пов’язаних із народженням бозона Хіггса. Майбутні дослідження на БАК можуть змінити поточні уявлення. Можливо, допустимий діапазон значень профілю народження бозона Гіггса в майбутньому не збігатиметься з теоретичними передбаченнями, відкриваючи нові горизонти у фізиці.