Физики ЦЕРН нашли возможные следы парного рождения бозонов Хиггса

С момента открытия бозона Хиггса в 2012 году физики детально изучили его взаимодействие с другими частицами, подтвердив механизм возникновения массы у элементарных частиц. Однако до сих пор оставался без ответа ключевой вопрос: взаимодействует ли бозон Хиггса сам с собой? Это так называемое самодействие играет критическую роль в проверке Стандартной модели и понимании стабильности Вселенной.

Редчайший процесс

Парное рождение бозонов Хиггса — крайне редкое явление. Как поясняют ученые, при столкновении протонов на каждые 1500 одиночных бозонов рождается лишь одна пара. Именно поэтому до сих пор процесс не наблюдался напрямую. Поиск ведется по продуктам распада: один бозон разваливается на нижний кварк и антикварк, второй — на тау-лептон и его античастицу.

Задача усложняется тем, что тау-лептоны при распаде образуют нейтрино, которые улетают незамеченными, искажая картину события. Чтобы выделить слабый сигнал из фонового шума, физики применили алгоритмы машинного обучения и объединили данные с прошлого этапа работы коллайдера (2015–2018) с первыми данными третьего сезона (2022–2023).

Статистические намеки

Анализ дал первые обнадеживающие результаты. Коллаборация ATLAS зафиксировала избыток сигнала на уровне 2,6 стандартного отклонения над ожидаемым фоном, что говорит о наличии событий, похожих на рождение пар бозонов. Группа CMS, в свою очередь, установила строгие ограничения, исключив возможность, что пары рождаются в четыре раза чаще предсказаний Стандартной модели.

Ученые подчеркивают, что наблюдаемый сигнал пока находится в пределах статистической погрешности. Для полноценного открытия необходимо накопить значительно больше данных. В ближайшие годы переход коллайдера в режим высокой светимости позволит увеличить объем данных примерно в шесть раз, что должно дать окончательный ответ.

Подтверждение парного рождения бозонов Хиггса станет важным шагом в проверке Стандартной модели и позволит уточнить параметры самодействия частицы. Это, в свою очередь, поможет оценить, насколько стабилен физический вакуум Вселенной, и понять, почему она до сих пор существует.