Фізики з ЦЕРН уперше виміряли ширину W-бозона на БАК: ключ до розгадки таємниць Всесвіту

Коли у 2012 році фізики виявили на Великому адронному колайдері (ВАК) бозон Хіггса, то таким чином було отримано відсутню частинку Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Але залишається ще багато явищ, що виходять за рамки Стандартної моделі, які могли б розкрити таємниці Всесвіту. Наприклад, ці явища можуть пояснити природу темної матерії, а також наявну асиметрію в кількості звичайної матерії та антиматерії. Один із ключів до розкриття цих таємниць — це ширина W-бозона, частинки, яка переносить слабку взаємодію, одну з фундаментальних сил природи. За допомогою детектора ATLAS на БАК фізики вперше виміряли ширину цієї частинки, а також оновили значення її маси. Результати дослідження були опубліковані на сервері препринтів arXiv, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ширина W-бозона має прямий зв'язок із тривалістю існування частинки й описує, яким чином вона розпадається на інші частинки. Якщо відбудеться розпад так, як цього не очікували, тобто в результаті виникнуть раніше невідомі частинки, то це вплине на значення ширини W-бозона.

Стандартна модель фізики елементарних частинок точно пророкує ширину W-бозона на основі слабкої взаємодії та маси частинки. Тому будь-яке відхилення від передбачених значень буде ознакою того, що існують невідомі явища.

Раніше ширину W-бозона вже вимірювали на інших прискорювачах частинок, але вперше фізики отримали її значення за допомогою детектора ATLAS на БАК. Стандартна модель передбачає, що ширина W-бозона має становити 2088 ± 1 мегаелектронвольт. Минулі вимірювання показали середнє значення 2085 ± 42 мегаелектронвольт, що все ще відповідає Стандартній моделі в межах похибок.

За допомогою зіткнень протонів за енергії 7 тераелектронвольт на БАК фізики, за їхніми словами, отримали найточніше значення ширини W-бозона. Воно становить 2202 ± 47 мегаелектронвольт. Хоча це значення більше, ніж передбачає Стандартна модель, все ж воно узгоджується з її прогнозами в рамках стандартних відхилень.

Щоб отримати таке значення, фізикам довелося ретельно проаналізувати розпад W-бозона на електрон або мюон, і нейтрино, яке залишається невидимою частинкою, але залишає свій слід під час зіткнення частинок.

Також учені під час дослідження виміряли не тільки ширину W-бозона, а й оновили значення маси цієї частинки. Як показали результати, маса W-бозона становить 80367 ± 16 мегаелектронвольт. Це значення виявилося точнішим, ніж фізики отримали раніше.

За словами авторів дослідження, значення і ширини W-бозона, і його маси узгоджуються з передбаченнями Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Фізики вважають, що майбутні вимірювання дадуть змогу отримати ще точніші значення та зменшать рівень похибок. Це зі свого боку допоможе краще перевірити Стандартну модель і вивчати нові частинки та невідомі явища.

Фокус уже писав про те, що демонічне ядро діаметром 9 см убило двох фізиків у США. Гаррі Даглян і Луїс Злотін загинули внаслідок невдалих експериментів із плутонієвим ядром.

Також Фокус писав про те, що відомий фізики з Гарварду вважає, що позаземні цивілізації відкрили невідомі нам просторові виміри і таким чином подорожують Всесвітом.