Измерено время жизни бозона Хиггса

Ученые из коллаборации CMS использовали косвенный метод, чтобы измерить продолжительность жизни бозона Хиггса наиболее точно.

Физики из ЦЕРНа измерили время жизни бозона Хиггса с наибольшей точностью из достижимых. 

Впервые выдвинутая в 1960-х годах гипотеза о бозоне Хиггса подарила нам последнюю элементарную частицу, предсказанную Стандартной моделью. Благодаря взаимодействию с ней  другие частицы приобретают массу. Его обнаружение в 2012 году стало одним из самых важных научных прорывов за последнее столетие и принесло ученым, сформулировавшим эту идею, Нобелевскую премию по физике 2013 года. С тех пор бозон Хиггса регулярно создается на Большом адронном коллайдере, что позволяет физикам изучать его свойства.

Некоторые из свойств трудно определить, поскольку он живет всего несколько септиллионных долей секунды, прежде чем распасться на другие частицы. На самом деле, даже саму продолжительность его жизни непросто измерить напрямую, потому что её недостаточно для прохождение через прибор, чтобы достигнуть детекторов. Вместо этого они обратились к другому свойству, называемому его массовой шириной — диапазону возможных масс, которые может иметь частица. По сути, чем больше ширина массы частицы, тем короче срок ее жизни, что позволило физикам вычислить последнее, измерив первое.

Номинальная масса бозона Хиггса составляет 125 гигаэлектронвольт (ГэВ). Но благодаря принципу неопределенности Гейзенберга иногда возникают версии и с большей массой. Команда проанализировала данные второго наблюдательного цикла БАК, чтобы рассчитать соотношение «включенных» бозонов Хиггса (масса которых близка к номинальной) и «выключенных» бозонов Хиггса (масса которых намного больше обычной).

Исследователи рассчитали, что время жизни бозона Хиггса составляет 210 йоктосекунд — это в районе септиллионных долей секунды, или 2,1 × 10-22 секунд. Погрешность измерения составляет (+2,3/-0,9) × 10-22 секунды, что делает его самым точным измерением времени жизни бозона Хиггса.

Следующий цикл наблюдений на БАК должен начаться в 2022 году.

Исследование доступно на сервере документов ЦЕРН.