Усъвършенствано търсене на изключително рядката трансформация на бозона на Хигс даде резултати, предоставяйки първото доказателство за процес, който може да загатва за неизвестни частици.

Съпоставяйки резултатите от няколкогодишни сблъсквания на протони в два различни детектора в Големия адронен колайдер (LHC) на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN), физиците повишиха статистическата точност на скоростта, с която известното "даваща маса" частица се разпада на фотон и Z бозон.

Резултатите, споделени на конференцията по физика на LHC в Белград миналата седмица, са доста под това, което може да се счита за значимо. Но самият процес може да бъде подобрен, да се усъвършенства и да помогне да се определи къде могат да съществуват екзотични нови сили и градивни елементи.

Частицата на Хигс стана любимец на света на физиката през 2012 г., когато доказателства за нейното съществуване бяха потвърдени от детекторите ATLAS (или „Тороидален LHC апарат“) и CMS (Compact Muon Solenoid) в CERN.

Не само че последният запис в тази голяма карта на частиците – Стандартният модел, трябваше да бъде експериментално потвърден, но наблюдението му обещаваше да бъде прозорец към скритите части на квантовото царство.

В по-голямата си част да знаем, че частицата Хигс и свързаното с нея поле съществуват, означава, че сега разбираме защо фундаменталните частици имат маса, обяснява ScienceAlert.

Тъй като енергията и масата са различни начини за описание на едно и също нещо, усилието, което е необходимо, за да се задържат големи, масивни обекти заедно (като атоми, молекули и слонове), съставлява значителна част от масата на обекта.

В по-малък мащаб усилието, което е необходимо на по-фундаменталните обекти като електрони или кварки да преминат през полето на Хигс, обяснява защо те имат маса в покой и защо частици като фотоните нямат.

И все пак общителният характер на полето и на неговите бозони го прави идеален кандидат за търсене на признаци на хипотетични квантови полета и свързани частици, които обикновено не биха се разкрили чрез по-очевидни средства.

"Всяка частица има специална връзка с бозона на Хигс, което прави търсенето на редки разпадания на Хигс висок приоритет", казва координаторът по физика за експеримента ATLAS на CERN Памела Ферари.

Разпадането на една частица е като смъртта на гълъб сред небостъргачите – случва се през цялото време, често по различни начини, но ще имате късмет, ако хванете повече от няколко носещи се пера като доказателство.

За щастие, като преброяват всички тези "пера" в колайдеарa, физиците могат да изградят картина на различните начини, по които частиците се разпадат и мимолетно се появяват отново като нови неща.

Някои от тези разпади са сравнително често срещани, но за частицата на Хигс трансформациите във фотон и носещия Z бозон със слаба ядрена сила с малък обсег е събитие приблизително едно на хиляда. Или, както е предвидено в учебниците, около 0,15 процента от всички разпади на Хигс.

Но това е точно това, което стандартният модел диктува да очакваме. Колкото и удивително проницателна да е тази грандиозна теория, ние знаем, че тя трябва да се провали в даден момент, като се има предвид, че не казва много за разтягащата пространството тъмна енергия или изкривяването на пространството и времето по подобен на гравитацията начин.

Всякакви отклонения от тази цифра могат да се използват за подкрепа на алтернативни модели, които просто могат да оставят достатъчно място, за да се поберат обезпокоителните факти.

Да знаем как да подобрим най-добрия модел на физика, който някога сме имали, означава да открием куп аномалии, които в момента той не може да обясни. Като екзотични полета и частици, които извършват фини и редки действия, които обикновено не бихме забелязали.

"Съществуването на нови частици може да има много значителни ефекти върху редките режими на разпадане на Хигс", казва Флоренсия Канели, координатор по физика на другия детектор на CERN, CMS.

Засега тези неуловими частици еднорози са все така митични както и преди. Резултатите досега попадат приблизително в рамките на това, което прогнозира Стандартният модел.

Въпреки това има само достатъчните данни, които да направят физиците умерено уверени, че резултатите са верни. По-големи серии, може би използването по-добра технология, все пак биха могли да разкрият малки разлики.

"Това проучване е мощен тест за Стандартния модел", казва Канели.

"С текущия трети цикъл на LHC и бъдещия LHC с висока яркост ще можем да подобрим прецизността на този тест и да изследваме все по-редки разпади на Хигс."