Ученые из коллаборации CMS использовали косвенный метод для наиболее точного измерения времени жизни бозона Хиггса (“частицы бога”). Информация об этом была опубликована на официальной странице коллаборации CMS.
Известно, что бозон Хиггса является одним из важнейших компонентов Стандартной модели элементарных частиц, поскольку представляет собой квант скалярного поля, взаимодействие с которым придает массу всем элементарным частицам, включая сам бозон Хиггса. Большой адронный коллайдер был построен в основном для обнаружения и изучения этой частицы, и бозон Хиггса был открыт в 2012 году с помощью детекторов CMS и ATLAS.
Некоторые свойства бозона трудно определить, поскольку он живет всего несколько септиллионных долей секунды, прежде чем распасться на другие частицы. Фактически, даже само время его жизни нелегко измерить напрямую, потому что оно недостаточно велико, чтобы пройти через устройство и достичь детекторов. Вместо этого ученые обратились к другому свойству, называемому массовой шириной – диапазону возможных масс, которые может иметь частица. По сути, чем больше ширина массы частицы, тем короче время ее жизни, что позволило физикам вычислить последнее, измерив первое.
Бозон Хиггса имеет номинальную массу 125 гигаэлектронвольт (ГэВ). Но из-за принципа неопределенности Гейзенберга иногда возникают версии с большей массой. Команда проанализировала данные второго цикла наблюдений БАК, чтобы рассчитать соотношение “включенных” бозонов Хиггса (масса которых близка к номинальной) и “выключенных” бозонов Хиггса (масса которых намного больше обычной).
Ученые смогли измерить время жизни, проанализировав распад частицы на два нейтральных векторных Z-бозона, которые затем распадаются на четыре заряженных лептона или два заряженных лептона и два нейтрино.
Было установлено, что время жизни бозона Хиггса находится в диапазоне от 1,2 × 10^(-22) до 4,4 × 10^(-22) секунд. Наиболее вероятное значение интервала составляет 2,1 × 10^(-22). Это совпадает с теоретическим предсказанием.
