Международная группа физиков ATLAS, работающая с одноимённым детектором Большого адронного коллайдера, представила результаты поиска «двойника» бозона Хиггса. Исследователи, среди которых и заведующий кафедрой высоких энергий МФТИАлександр Зайцев, опубликовали статью, которая позволяет если не исключить наличие второго хиггсовского бозона полностью, то, как минимум, серьёзно ограничить такую возможность, сообщается в пресс-релизе российского вуза.
В 1960-е годы физикам удалось сократить описание всего паноптикума элементарных частиц и их свойств до Стандартной модели. В ней есть три поколения кварков и лептонов, три сорта нейтрино, а также античастицы ко всему этому: антикварки, антинейтрино и по одной античастице на каждый лептон. Поскольку лептоны и кварки имеют свои античастицы, так что элементарных частиц как минимум 24. «Как минимум» – потому что тех же бозонов Хиггса может оказаться несколько, и именно эту гипотезу о наличии у частицы h двойников проверяли ученые.
В новой публикации речь идет о поиске комбинаций из двух мюонов или пары тау-лептонов – именно столько частиц должно было получаться из бозона Хиггса a, если бы таковой вдруг действительно существовал. Поиск усложняло то обстоятельство, что и мюоны, и тау-лептоны должны были получаться и в других процессах, поэтому искомые частицы нужно было как-то выделить из общего потока.
Сделать это на примере одного события – одного распада бозона Хиггса на два бозона a с последующим превращением оных в тау-лептон и /или мюоны – было невозможно, но у физиков были в распоряжении данные о работе коллайдера за несколько месяцев. Это позволило искать мюоны с определенными энергиями и оценить их суммарное количество для того, чтобы потом сопоставить с теоретическими моделями.
Искать мюоны только с определенной энергией нужно потому что процессы распада или превращения элементарных частиц подчинены законам сохранения. Соответственно, импульсы продуктов реакции не могут иметь совсем уж произвольных значений.
Модели, описывающие уже известные процессы, оказались очень хорошо подходящими для предсказания числа мюонов с заданной энергией – и из этого следует то, что говорить о существовании еще одного бозона Хиггса, частицы a, не приходится. Ведь если бы она действительно распадалась в детекторе ATLAS, то установка регистрировала бы избыток мюонов, причем с вполне определенными энергиями — но этого не произошло, наблюдавшееся число мюонов с энергией от 2,8 до 70 ГэВ оказалось вполне укладывающимся в «минимальную» Стандартную модель.
