Недавно на БАК был обнаружен бозон Хиггса. Мой вопрос:
Как они узнали, что созданная частица на самом деле была бозоном Хиггса?
На основании каких свойств они подтвердили, что это бозон Хиггса?
В экспериментах было измерено количество событий, в которых бозон Хиггса был произведен и распался на различные конечные частицы, такие как пара фотонов; пара Z-бозонов; пара тау-лептонов; пара нижний кварк-антикварк и некоторые другие. Все эти числа совместимы, в пределах текущей погрешности, с предсказанием бозона Хиггса Стандартной модели (скорость распада дифотона в настоящее время может быть выше на 70% или около того, и она не была полностью обновлена, но все остальные в настоящее время «совершенно благовоспитанный»).
Существуют определенные эксперименты, основанные на поляризации, которые показывают, что частица почти наверняка является скаляром, а не псевдоскаляром, и у нее должен быть спин. .
Если бы частица была «полностью, качественно другой» частицей, чем бозон Хиггса, количество событий, упомянутых выше, отличалось бы от значений бозона Хиггса Стандартной модели (теоретически рассчитанных и экспериментально измеренных) во много раз, обычно на много порядков. Так что это явно «что-то вроде бозона Хиггса». Более того, для непротиворечивости Стандартной модели необходим бозон Хиггса.
В этот момент он замечательно лает, как бозон Хиггса СМ, и делает все остальное, как бозон Хиггса. При текущей точности мы можем увидеть, что это бозон Хиггса Стандартной модели. На самом деле наша точность и уверенность в том, что это так, больше не слишком отличаются от уверенности, с которой мы можем сказать, что то, что мы называем W-бозонами, является W-бозоном, а то, что мы называем Z-бозоном, является Z-бозоном. Если бы вы были беспристрастны, вы бы задали такие же сомнительные вопросы о W-бозонах, Z-бозонах или других частицах. Бозон Хиггса — более новая частица, но он уже является частью стандартной коллекции, которая настолько хорошо согласуется со Стандартной моделью, что это не может быть простым совпадением.
Тот факт, что обнаруженный 4 июля бозон Хиггса ведет себя точно так же, как бозон Хиггса Стандартной модели, становится все более очевидным и все более разочаровывающим, потому что пока он не дает нам никаких намеков на то, как выйти за пределы Стандартной модели. Смотрите такие истории, как
Когда-нибудь в будущем, возможно, в далеком будущем, будет открыта новая физика, например, новые частицы, и они изменят всю теорию, включая идентичность сектора Хиггса. Но они немного модифицируют Z-бозоны, W-бозоны и все остальные частицы. В каком-то смысле будет доказано, что они не являются ни Z-бозонами Стандартной модели, ни W-бозонами. Нет смысла выделять бозон Хиггса (хотя когда дело доходит до бозона Хиггса, есть все основания полагать, что у него есть «братья и сестры»). В конечном итоге будет показано, что вся теория отличается от Стандартной модели.
Однако в данный момент все наблюдения на БАК снова согласуются со Стандартной моделью, поэтому вполне законно использовать терминологию Стандартной модели для всех частиц и взаимодействий, которые мы наблюдаем.
Они знают, что это бозон Хиггса, потому что отслеживают продукты распада. Если есть небольшое увеличение одного типа частиц. Допустим, это пара «дно-антидно», тогда это может быть ключом к открытию бозона Хиггса. Особенно, если они видят эту шишку снова и снова. Должен существовать бозон Хиггса, иначе не только теория о том, как фундаментальные частицы приобретают массу, развалится вдребезги, но и электрослабая теория тоже рухнет. Хиггс так хорошо вписывается в стандартную модель. Они проверили бозон Хиггса по продуктам распада, и он превратился в пару нижних кварков (один нижний и антинижний) в диапазоне до двойного распада Z-бозона. Вот как они узнают, что нашли бозон Хиггса. Бозон Хиггса — частица с нулевым спином, вроде Z-бозона. По большей части он немного тяжелее.
Дэвид З.