Большой адронный коллайдер — выполнил свою миссию, что же нашли ученные с его помощью?
Чтобы вы представили размеры Большого адронного коллайдера, мы сравним его с кольцевой веткой метро Москвы.
Физики, работающие на Большом адронном коллайдере (LHC), снова обнаружили знаменитый бозон Хиггса, на этот раз, фиксируя детали редкого взаимодействия с одной из самых тяжелых фундаментальных частиц, известных физике: Верхний кварк.
Сочетание этих невероятно редких встреч предоставило физикам важную информацию о природе этих масс и о том, есть ли что –то больше физики, чем прогнозируют существующие модели. Поскольку бозоны Хиггса ответственны за массу фундаментальных частиц, и имеют данные, для сравнения с предыдущими предсказаниями.
Несмотря на то, что каждый день приходится иметь дело с массой, будь то в форме тяжести или в преодолении инерции, чтобы заставить наше тело двигаться, трудно понять ее основную причину.
Знаменитое уравнение Эйнштейна «E = mc ^ 2» представляет собой описание массы, как энергии. «Вклеивание» основных частиц в нейтроны и протоны которые требует энергии, и это усилие способствует ощущению тяжести атома.
Но некоторые фундаментальные частицы все еще имеют массу даже тогда, когда они не предпринимают никаких усилий. Откуда будет эта масса?
Пятьдесят лет назад ученый по имени Питер Хиггс предположил, что должен быть бозон — частица той же категории частиц, что и фотоны, - которые взаимодействовали с ними в специальном поле, заполняя эту небольшую часть недостающей энергии, которая полностью завершает массу объекта.
На протяжении десятилетий эта странная и маленькая частица была недостающим элементом в головоломке Стандартной модели. Наконец, в 2012 году были подтверждены первые слухи: бозон Хиггса был обнаружен в Большом адронном коллайдере, завершив стандартную модель.
Но это было только началом начала нашего исследования бозона Хиггса: а верхний кварк - хорошее место для начала поиска.
Но верхние кварки недолговечны, и их сложно зафиксировать. Однако они чрезвычайно тяжелы.
Электрон имеет приблизительно три миллиона массы верхнего кварка, что указывает на относительно сильное взаимодействие с полем Хиггса.
Чтобы зафиксировать это взаимодействие, необходимо иметь указания на то, что бозон Хиггса появляется вместе с верхним кварком, называемом ttH. Но это легче сказать, чем сделать: ни одна из двух частиц не существует достаточно долгое время, чтобы ее можно было увидеть, и только 1% бозонов Хиггса, создаваемых энергиями LHC, появляются рядом с верхним кварком.
Чтобы обнаружить их, физикам необходимо было перемещаться по данным двух разных экспериментов на коллайдере в поисках комбинаций менее нестабильных сигнатур частиц, в которые они проникали.
Найдя достаточно сигнатур и сравнивая их результаты между собой, исследователи обоих экспериментов теперь верят, что у них есть правильные данные, чтобы описать силу сцепления Хиггса.