fbpx

Измериха масата на бозона на Хигс с рекордна точност

След години изследвания, физиците от CERN успяха да измерят масата на бозона на Хигс с точност от 0,1%. Постижението се явява поредна крачка по пътя на съвременните открития във физиката. Подробни резултати от изследването са публикувани на сайта на калобарацията CMS.

През 60-те години на миналия век физиците-теоретици стигнаха до заключението, че съществува особено поле, което придава на елементарните частици маса ( сега то се нарича полето на Хигс). Ако не беше то, всички частици, в това число електроните, протоните и неутроните, щяха да имат нулева маса. В съответствие с известните физическите закони, те щяха постоянно да се движат със скоростта на светлината. Естествено, при това положение нямаше да се образуват нито атоми, нито звезди, нито планети, а и нито хора.

В квантовата физика на всяко поле съответства частица – кванта на това поле. Например, квантът на електромагнитното поле е фотона. Квантът на полето на Хигс е бозона на Хигс. Тази частица е открита през 2012 година на Големия адронен колайдер, доказвайки , че полето даващо маса на частиците е реално, а не само предположение на теоретиците.

Както се спомена и по-горе, без полето на Хигс нямаше да съществуваме ние самите, а и Вселената в известния ни вид. По тази причина нобеловия лауреат Леон Ледерман нарече бозона на Хигс „частицата на Бог” (едва ли известният физик е предполагал колко хора заради този чисто литературен израз ще сметнат, че откриването на дългоочаквания бозон едва ли не е доказателство за Божия промисъл).

Самият бозон на Хигс също има маса , но днешно време тя не беше точно известна. По принцип този параметър е изключително важен при анализа на данните от съвременните експерименти. Прогнозите в теорията се базират на тази цифра и сега вече те могат да станат доста по-точни. Това означава, че на физиците вече ще им бъде по-ясно протича ли нещо по време на експериментите, което не е предсказано от теорията. Именно по тази причина екипът от детектора CMS (Compact Muon Solenoid) на Големия адронен колайдер години подред са моделирали и са калибровали много внимателно своя инструмент.

Бозонът на Хигс, както голямата част от известните елементарни частици, се разпада за части от секундата. По тази причина физиците изучават неговите свойства по продуктите му на разпад. Бозонът на Хигс може да се разпада на различни комбинации от частици. Тeзи сценарии се различават не само по това с каква вероятност протичат , но и по това колко лесно се улавят получилите се частици и как те се отличават от фоновия шум. Даже наскоро бяха открити някои варианти на разпад, които преди това бяха предсказани само по теоретичен път.

разпад на бозона на Хигс
Физиците изучават бозона на Хигс, изучавайки неговия разпад
Източник: Thomas McCauley, CMS/CERN.

В новото изследване физиците са се възползвали на данните, получени през 2016 година. Тогава изследователите са се съсредоточили на разпада на бозона на Хигс на двойка кванти на гама-излъчването. По тези данни специалистите са изчислили масата на бозона на Хигс. Тя се оказала равна на 125,78±0,26 гигаелектронволта ( масата на елементарните частици е най-удобно да се измерва в мерни единици за енергия, но винаги може да бъде преизчислена в единици за маса по знаменитата формула E=mc²).

Освен това, експертите се възползвали от данни, събрани през 2011 и 2012 година. В тези експерименти се изучавал разпада на бозона на Хигс на двойка Z-бозони, която след това се превръщала в четири лептона. По тези данни физиците оценили масата на бозона на Хигс на 125,46±0,17 гигаелектронволта.

Обединявайки двата резултата, физиците са получили, че масата на знаменитата частица е равна на 125,35±0,15 гигаелектромволта. Лесно е да се пресметне, че погрешността при измерванията представлява само 0,1% от самата величина. Никога досега масата на бозона на Хигс не е била пресмятана толкова точно.

Източник

0 0 votes
Article Rating
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
Дари
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x