К десятилетнему юбилею со дня открытия бозона Хиггса на сайте ЦЕРН размещена интересная заметка "Higgs10: десять вещей, которые мы узнали о бозоне Хиггса за последние десять лет".

С момента своего открытия в 2012 году бозон Хиггса стал одним из самых мощных инструментов для исследования нашего понимания природы и, таким образом, для изучения некоторых из самых больших открытых вопросов в современной физике. Но что мы, физики, узнали о частице за последние десять лет?

1. Скалярная частица существует в природе

Ранним утром 4 июля 2012 года фойе перед главным лекционным залом ЦЕРНа больше походило на преддверие рок-концерта, чем на главное здание ведущей в мире лаборатории физики элементарных частиц. Десятки студентов с опухшими глазами медленно свернули свои спальные мешки, растянувшись после долгой ночи на твердом полу. Очередь змеилась через фойе, вокруг ресторана и за дверью. Ажиотаж в очереди пульсировал – хотя шансы попасть в зал были невелики, просто быть там было волнительно. Мы нашли его! Скалярная частица существовала в природе и 4 июля 2012 года состоялся ее дебют.

2. Она (частица) тяжелая и недолговечная

Первые измерения новой скалярной частицы H(125) основывались на двух экспериментальных каналах: 4-лептонных распадах и 2-фотонных распадах. Хотя это не самые распространенные каналы распада, они лучше всего подходят для определения массы скалярной частицы. Измеренная масса около 125 ГэВ максимально интересна: она намного тяжелее, чем ожидалось для популярных моделей суперсимметрии, ставит Вселенную в шаткое положение между стабильностью и метастабильностью и обладает богатой феноменологией. В отличие от ее большой массы, время жизни частицы коротко; уходит через 10-22 секунды.

3. У нее нет электрического заряда и спина

Открытие H(125) через распад до двух фотонов сразу же установило, что новая частица не имеет электрического заряда. Точный спин новой частицы можно определить, исследуя угловые распределения продукты конечного состояния при распадах на два протона, два W-бозона и два Z-бозона. Гипотеза о спине 0 выдержала множество других возможных интерпретаций.

4. Частица взаимодействует с другими бозонами

То, как новый бозон взаимодействует с другими частицами, можно исследовать как по тому, как он распадается, так и по тому, как он образуется. С его открытием через распады на два фотона и два Z-бозона было легко сделать вывод, что частица H(125) взаимодействует с бозонами (в случае фотонов) косвенно. Это было дополнительно подтверждено измерениями распадов на два W-бозона. Более того, образование H(125) за счет связи с бозонами измеряется, когда два векторных бозона (переносчики силы, такие как бозоны W и Z) сливаются, образуя скаляр, или когда скаляр излучается тяжелым бозоном (т.н. производство V+H ).

5. Частица взаимодействует с фермионами

Стандартная модель (СМ) предсказывает, что сила связи между H(125) и другими частицами пропорциональна их массам. Изучение фермионов проверяет эти связи в течение трех поколений фермионов, охватывающих три порядка величины масс. Для самых тяжелых фермионов измерены все связи — с топ-кварками (через измерения рождения ttH), с бьюти-кварками и с тау-лептонами. Теперь экспериментальная задача состоит в том, чтобы получить второе поколение, связь которого с бозоном Хиггса слабее. Появляются первые свидетельства распада на мюоны, и эксперименты ATLAS и CMS нацелены на распады на очарованные кварки.