Хигс бозонът бе открит преди десет години

„В ранните часове на 4 юли 2012 г. фоайето пред главната лекционна зала на ЦЕРН (Европейската организация за ядрени изследвания) приличаше повече на началото на рок концерт, отколкото на главната сграда на водещата световна лаборатория по физика на елементарните частици. Десетки студенти с лениви очи бавно навиваха спалните си чували, протягайки се след дългата нощ на твърдия под. Стотици хора се наредиха на опашка през фоайето, около ресторанта и през вратата. Вълнението на опашката пулсираше - въпреки че шансовете да се влезе в аудиторията бяха малки, самото присъствие беше вълнуващо. Бяхме го намерили. Сакралната частица съществуваше в природата и на 4 юли 2012 г. беше нейният дебют”.

Така си спомнят деня на откриването наЪ ( H(125) физиците от ЦЕРН Моника Дънфорд и Андре Давид, които описват в статия, представена в каналите в социалните мрежи на ЦЕРН, основните находки, последвали откритието на елементарната частица, предаде БТА.

След откриването му през 2012 г. Хигс бозонът се превърна в един от най-мощните инструменти за изследване на нашето разбиране за природата и за проучване на някои от най-големите отворени въпроси в съвременната физика.

Голямата находка от началото на юли 2012 г., че елементарната частица съществува. След това се установява, че тя е тежка и с кратък живот. Измерената маса от около 125 GeV предизвиква изключителен интерес: частицата е много по-тежка, отколкото се очаква за популярните модели на суперсиметрия, поставя Вселената в несигурно състояние между стабилност и метастабилност. И се установява, че животът й е е кратък - тя изчезва за 10 на степен минус 22 части от секундата.

Откриването на H(125) чрез разпадането му на два фотона веднага установи, че новата частица няма електричен заряд и категорично не предполага, че тя има спин.

Взаимодействието на новия бозон с други частици може да се изследва както по отношение на начина на разпадане, така и по отношение на начина на производство. С откриването му чрез разпадане на два фотона и два Z-бозона лесно се стигна до заключението, че частицата H(125) се свързва с бозони (в случая с фотоните - непряко). Това беше потвърдено допълнително с измервания на разпадането на два W бозона. Освен това производството на H(125) чрез свързване с бозони се измерва, когато два векторни бозона (носители на сила, като W и Z бозони) се сливат, за да произведат скалар, или когато скаларът се излъчва от тежък бозон (т.нар. производство V+H).

Стандартният модел предсказва, че силата на връзката между H(125) и други частици е пропорционална на техните маси. Изследването на фермионите проверява тези връзки в три фермионни поколения, обхващащи три порядъка от маси. За най-тежките фермиони са измерени всички връзки - с топ кварките (чрез измервания на производството на ttH), с красивите кварки и с тау лептоните. Сега експерименталното предизвикателство се състои в това да се достигне до второто поколение, чиято връзка с Хигс бозона е по-слаба. Появяват се първите доказателства за разпади до мюони, а експериментите ATLAS и CMS се насочват към разпади до чаровни кварки.

Хигс бозонът може да е портал към тъмната материя, пишат физиците. Ако тъмната материя се състои от елементарна(и) частица(и), Стандартният модел не предсказва нито една от тях, поясняват те. Ако H(125) и частиците на тъмната материя взаимодействат в природата, един от възможните знаци е този на "невидимите" разпади на Хигс бозона.

Включването на механизма на Брут-Енглерт-Хигс в Стандартния модел води до точни прогнози за това как се е развивала Вселената през един от най-ранните ѝ етапи - епохата на електрослабостта. Скаларното поле може да повлияе на няколко аспекта на космологията и дори да изиграе роля за наблюдаваната асиметрия материя-антиматерия във Вселената. В зависимост от формата на вакуумния потенциал Вселената може да бъде метастабилна и да се разпадне, а един от начините да се изследва тази форма е да се измерят различните начини, по които H(125) взаимодейства със себе си. Един от признаците, които могат да се използват за достъп до това самовзаимодействие, е производството на двойки Хигс бозони. Макар че съществуващите анализи на данните от Големия ускорител на частици в ЦЕРН вече започнаха да изключват някои алтернативи, които не са свързани със Стандартния модел, повече данни и бъдещи ускорители ще ни позволят да изследваме тази критична област.

Стандартният модел на физиката предвижда наличието на една-единствена елементарна скаларна частица с различни видове взаимодействия. В преките разширения на основния модел се предсказва повече от един Хигс бозон, което води до различни набори от взаимодействия. Затова учените трескаво издирват други Хигс бозони - по-леки и по-тежки, неутрални и заредени (и двойно заредени). Но понастоящем H(125) е единственият скалар, който познаваме в природата.

Този Хигс бозон е най-новият играч, който се присъединява към екипа от частици, които използваме, за да разберем природата на Вселената. Използването на цялата информация от H(125) може да ни насочи към следващия стандартен модел, смятат Давид и Дънфорд и заключават, че откриването на Хигс бозона е само началото.

„Наистина ли в природата има само един Хигс бозон? Различават ли се неговите свойства от предсказанията на Стандартния модел? Може ли той да ни покаже какво има отвъд електрослабата скала? Може ли да взаимодейства с частици от тъмната материя? Ще можем ли да го използваме, за да измерим формата на вакуумния потенциал на Вселената? Преди десет години тези въпроси бяха недостъпни за нас. H(125) отвори нови врати и ни покани да преминем през тях”, казват физиците от ЦЕРН.