Новости космоса и технологий. » Физика » Уточнение картины бозона Хиггса

Уточнение картины бозона Хиггса

Опубликовал: Admin, 22-11-2020, 01:01, Физика, 4 895, 0

Уточнение картины бозона Хиггса

Для объяснения масс электрослабых бозонов - W- и Z-бозонов - теоретики в 1960-х годах постулировали механизм спонтанного нарушения симметрии. Хотя этот математический формализм относительно прост, его краеугольный камень - Бозон Хиггса - оставался незамеченным почти 50 лет.

С момента его открытия в 2012 году исследователи экспериментов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа (LHC) неустанно исследовали свойства бозона Хиггса. Они измерили его массу около 125 ГэВ - это примерно в 130 раз больше массы покоящегося протона - и обнаружили, что у него нулевой электрический заряд и спин.

Зеркальное отображение

Исследователи намеревались определить свойства четности бозона Хиггса путем измерения его распадов на пары W-бозонов (H → WW *), Z-бозонов (H → ZZ *) и на фотоны (H → γγ). С помощью этих измерений они подтвердили, что бозон Хиггса имеет четную зарядовую четность (CP). Это означает, что - как предсказывает Стандартная модель - взаимодействия бозона Хиггса с другими частицами не меняются, когда он «смотрит» в CP-зеркало.

Поскольку любые искажения в этом CP-зеркале (или «нарушение CP-параметров во взаимодействиях Хиггса»), такие как CP-нечетная примесь, будут указывать на присутствие еще не обнаруженных явлений, физики на LHC очень внимательно изучают силу взаимодействия бозона Хиггса. внимательно. А новый результат сотрудничества ATLAS , выпущенный для конференции Хиггса 2020 направлен на то, чтобы обогатить картину Хиггса, изучая его распады WW *.

Одно новое исследование ATLAS изучает CP-природу эффективного взаимодействия между бозоном Хиггса и глюонами (частицами-посредниками сильного взаимодействия). До сих пор образование бозона Хиггса, вызванное слиянием глюонов, в сочетании с двумя струями частиц не исследовалось в специальном анализе. Изучение этого механизма образования - отличный способ поиска признаков нарушения СР, поскольку он влияет на кинематику бозона Хиггса, оставляя след в азимутальном угле между струями, измеренном ATLAS.

Поляризационный фильтр

При высоких энергиях слабые и электромагнитные силы сливаются в одну электрослабую силу. Однако при низких энергиях электромагнитные волны (например, свет) могут распространяться на бесконечное расстояние, в то время как слабые взаимодействия имеют конечный диапазон. Это потому, что в отличие от фотонов (носителей электромагнитной силы), бозоны W и Z массивны. Их массы возникают в результате взаимодействия с полем Хиггса.

Еще одно отличие состоит в том, что электромагнитные волны поперечные; колебания электромагнитного поля происходят только в плоскости, перпендикулярной его распространению. С другой стороны, W- и Z-бозоны имеют как продольную, так и поперечную поляризацию из-за их взаимодействия с полем Хиггса. Между этими продольными поляризациями и массами бозонов существует тонкое взаимодействие, которое обеспечивает конечность предсказаний Стандартной модели.

Если бы бозон Хиггса не был фундаментальной скалярной частицей, а не был бы сущностью, возникающей из новой динамики, другой (более сложный) механизм должен был бы придать массу W- и Z-бозонам. В таком случае измеренные связи бозона Хиггса со электрослабыми бозонами могут отклоняться от предсказанных значений Стандартной модели.

Коллаборация ATLAS выпустила первое исследование индивидуальных поляризационно-зависимых связей бозонов Хиггса с массивными электрослабыми бозонами. В частности, физики исследовали образование бозонов Хиггса посредством синтеза векторных бозонов в сочетании с двумя струями. Подобно тому, как поляризационный фильтр помогает вам получить более четкое изображение на берегу моря, избирательно поглощая поляризованный свет, в этом новом исследовании ATLAS изучались связи отдельных бозонов Хиггса с продольно и поперечно поляризованными электрослабыми бозонами. Кроме того, аналогично исследованию взаимодействия бозона Хиггса с глюонами, наличие нового механизма повлияет на кинематику струй, измеренную ATLAS.

Следуй за этими самолетами!

Основная проблема этих анализов - редкость изучаемых событий с бозоном Хиггса. Что касается селекции сигналов, изученных в новом результате ATLAS, только около 60 бозонов Хиггса наблюдаются посредством слияния глюонов и только 30 бозонов Хиггса с помощью слияния векторных бозонов. Между тем фоновых событий почти в сто раз больше. Чтобы решить эту проблему, оба анализа не только подсчитывали события, но и изучали формы азимутального угла (угла, поперечного направлению пучков протонов) между двумя струями. Корреляция между этими струями помогла определить свойства образования бозона Хиггса.

Исследователи использовали технику морфинга параметров для интерполяции и экстраполяции распределения этого угла от небольшого набора контрольных точек сопряжения к большому разнообразию сценариев сопряжения. Соответствующие распределения азимутального угла между струями показаны на рисунках 1 и 2.

.

Пока что оба распределения не показывают признаков новой физики. После повторного анализа данных LHC (эти исследования включают только данные, собранные в 2015 и 2016 годах), заштрихованные области на графиках, которые представляют неопределенность измерения, должны уменьшиться. Это даст еще более четкую картину бозона Хиггса.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии