Ученые из МИФИ совместно со своими зарубежными коллегами в ЦЕРНе впервые поймали Z-бозон с двумя фотонами
Международная группа физиков, в которую вошли ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (НИЯУ МИФИ), впервые в истории смогла зафиксировать на детекторе ATLAS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе рождение Z-бозона с двумя ассоциированными фотонами с последующим распадом бозона в электроны, мюоны или нейтрино, сообщили РИА Новости в пресс-службе (НИЯУ МИФИ).
Фиксация этого очень редкого физического процесса, предсказанного теорией в 60-е годы ХХ века, стала ещё одним доказательством так называемой Стандартной модели, рассказал один из участников эксперимента на детекторе ATLAS инженер кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ Димитрий Краснопевцев.
«Исследование таких редких процессов, как рождение Z-бозона с ассоциированными фотонами, является важным инструментом проверки теории с высочайшей точностью. На настоящий момент нашей группой не было обнаружено никаких отклонений от теоретически предсказанных значений, то есть, другими словами, мы ещё раз подтвердили Стандартную модель» — пояснил он РИА Новости.
Ученые исследовали процесс рождения Z-бозона с одним и двумя ассоциированным фотонами, что потребовало измерений с беспрецедентной точностью как вероятности процесса, так и кинематических параметров регистрируемых частиц.
«Повышение точности является важным моментом проверки предсказания Стандартной модели. В нашем исследовании мы в том числе ставим ограничения на экзотические теории, которые могли бы косвенно проявлять себя в изучаемом процессе. Процедуру установления таких пределов можно простыми словами описать «Если бы здесь что-то было, мы бы это увидели», но пока все совпадет со Стандартной моделью, и мы можем только установить предел, за который мы еще не смогли заглянуть», — сообщил исследователь.
Так называемые промежуточные бозоны W± и Z, считающиеся переносчиками одного из четырех фундаментальных взаимодействий – слабого (остальные три: гравитационное, сильное и электромагнитное), были обнаружены в ЦЕРНе в 1983 году. W- и Z-бозоны должны были рождаться в столкновениях протонов с антипротонами при энергиях столкновения в 540 ГэВ. Так как время жизни промежуточных бозонов всего 3Х10–25, то зафиксировать их рождение можно лишь по продуктам распада.
В 1982 году ученым в 30 дневном сеансе в 1 миллиард соударений протон-антипротон удалось зафиксировать лишь 6 W бозонов. В следующих экспериментальных сеансах (1983 г.) были найдены уже несколько десятков событий рождения и распада W бозонов. Кроме того, были обнаружены первые 13 случаев рождения и распада Z бозонов. За это достижение К. Руббиа и С. Ван дер Меер получили Нобелевскую премию по физике 1984 года.
Стандартная модель (СМ) — это общая теория, описывающая известные человечеству взаимодействия и частицы. Одной из важнейших задач современной физики является экспериментальная проверка ее достоверности. На настоящий момент ученым не удалось обнаружить отклонений от предсказаний этой теории, но некоторые измерения содержат большую ошибку, а некоторые настолько редки, что, возможно, еще не было возможности обнаружить какие-то явления, в том числе, вне рамок Стандартной модели.
В НИЯУ МИФИ отмечают, что возможность изучения процессов трехбозонного рождения (Z-бозона и двух фотонов) является важным указанием на то, что энергия и накопленная светимость на Большом адронном коллайдере позволяют ученым приступить к исследованию самых редких процессов и самым точным измерениям предсказаний Стандартной модели.
В работе принимали участие ученые из НИЯУ МИФИ, Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Университета Дьюка США и Южного методистского университета США.
Читать по теме: Ученые из МИФИ совместно со своими зарубежными коллегами в ЦЕРНе впервые поймали Z-бозон с двумя фотонами