Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Наука

Время жизни бозона Хиггса измерили с точностью до септиллионных долей секунды

National Geographic Россия
06 декабря 2021
001.webp
Процесс распада бозона Хиггса на четыре мюона (красные линии) в представлении художника
Фото: CERN
Бозон живет всего 210 йоктосекунд – вы даже не представляете, насколько это мало.

Физики из Европейской организации ядерных исследований (CERN) измерили время жизни бозона Хиггса с большей точностью, чем когда-либо прежде. Поскольку легендарная частица живет лишь крошечную долю секунды, ученым пришлось думать творчески и изобрести обходной путь, чтобы получить новые данные. 

Бозон Хиггса был постулирован британским физиком Питером Хиггсом в 1964 году. Согласно его гипотезе, этот бозон был последней элементарной частицей, предсказанной Стандартной моделью, тогда как другие частицы набирают массу за счет взаимодействия с ней. Его обнаружение в 2012 году стало одним из самых важных научных открытий за столетие, а ученые, причастные к открытию, получили Нобелевскую премию по физике 2013 года.

С тех пор условия для появления бозона Хиггса регулярно воспроизводили на Большом адронном коллайдере (БАК), что позволяет физикам изучать его свойства, а также свойства и происхождение хиггсовского поля. Однако сделать это не так просто. Время жизни бозона Хиггса ничтожно, и он распадается после своего рождения, не успев даже ни с чем толком провзаимодействовать. Фактически, срок его жизни сам по себе является одним из самых трудных для непосредственного измерения. А многочисленная организация рождения и распада бозона Хиггса и последующая обработка данных требуют нескольких лет работы коллайдера и тщательной обработки результатов. 

В новом исследовании ученые использовали косвенный метод для более точного измерения продолжительности жизни бозона Хиггса. Они обратились к свойству частицы, называемому массовой шириной – это диапазон возможных масс, которые может иметь частица. По сути, чем больше массовая ширина частицы, тем короче срок ее жизни, что позволяет физикам вычислять последнее, измеряя первое.

Номинальная масса бозона Хиггса – обычное и наиболее распространенное значение – составляет 125 гигаэлектронвольт (ГэВ). Но странности квантовой физики и принципа неопределенности Гейзенберга позволяют говорить о том, что иногда также производятся версии бозона и с большей массой. Команда проанализировала данные второго сеанса наблюдений с БАК, чтобы вычислить соотношение бозонов Хиггса близких к номинальной массе к бозонам Хиггса с массой намного большей, чем обычно.

Используя эту технику, исследователи подсчитали, что время жизни бозона Хиггса составляет 210 йоктосекунд.

Йоктосекунды – это масштаб времени для элементарных частиц. Одна йоктосекунда – 10 –24 секунды. Новое измерение выполнено с точностью до септиллионных долей секунды, или до десятичной запятой, за которой следуют 22 нуля. Таким образом, на сегодняшний день это самое точное измерение времени жизни бозона Хиггса.

Ожидается, что в ближайшие годы точность измерения улучшится с появлением данных из следующих прогонов БАК и новых идей анализа. Следующий прогон наблюдений на БАК должен начаться в 2022 году.

Посмотрите на бозон Хиггса в виде пиццы. 

рекомендации
Мать и дитя

Чем бы дитя ни тешилось: путешествие по немецкой Дороге игрушек

Древний храм

Маршрут построен: музейные истории за границами столиц

Снег, снежинка, холод

10 мест России для лучшего зимнего отдыха

Новогодняя елка, рождественская елка, Рождество, Новый год, ель

Разделяй и празднуй: насколько экологичны ваши праздничные привычки?