Бозо́н Хи́ггса, хи́ггсовский бозо́н[14], хиггсо́н[15] (англ. Higgs boson) — элементарная частица (бозон[1]), квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели[16] физики элементарных частиц вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Его открытие завершает Стандартную модель[17]. В рамках этой модели отвечает за инертную массу таких элементарных частиц, как бозоны. С помощью поля Хиггса объясняется наличие инертной массы частиц-переносчиков слабого взаимодействия[уточнить] (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика сильного (глюон) и электромагнитного взаимодействия (фотон). По построению хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином[1].
Постулирован британским физиком Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, вышедших в 1964 году[18][19]. После нескольких десятков лет поисков 4 июля 2012 года в результате исследований на Большом адронном коллайдере был обнаружен кандидат на его роль — новая частица с массой около 125—126 ГэВ/c²[20]. Имеются веские основания считать, что эта частица является бозоном Хиггса[21][22][23]. В марте 2013 года появились сообщения от отдельных исследователей ЦЕРНа, что найденная полугодом ранее частица действительно является бозоном Хиггса.
Свойства бозона Хиггса
В апреле 2014 года коллаборация CMS сообщила, что ширина распада этого бозона меньше 22 МэВ[1]. Как любая элементарная частица, бозон Хиггса участвует в гравитационном взаимодействии[3]. Бозон Хиггса обладает нулевыми спином[13], электрическим зарядом, цветовым зарядом. Предварительно подтверждена на 125 ГэВ чётность +1[1]. Есть 4 основных канала рождения бозона Хиггса: после слияния 2 глюонов[25] (основной), слияние WW- или ZZ-пар, в сопровождении W- или Z-бозона, вместе с топ-кварками[26]. Распадается на пару b-кварк-b-антикварк, на 2 фотона, на две пары электрон-позитрон и/или мюон-антимюон или на пару электрон-позитрон и/или мюон-антимюон с парой нейтрино[6].
На прошедшей в начале июля 2017 года конференции EPS HEP 2017 ATLAS и CMS сообщили, что они наконец-то начали видеть намёки на распад бозона Хиггса на b-кварк-антикварковую пару, что ранее невозможно было увидеть на практике (трудно отделить от фоновых процессов рождения тех же кварков другим образом); согласно Стандартной модели, этот распад самый частый: в 58 % случаев[27]. Как стало известно в начале октября 2017 года, ATLAS и CMS заявили в соответствующих статьях, что они наблюдают сигнал распада уверенно[28].
В феврале 2021 года на БАК учёные ЦЕРН обнаружили очень редкий распад бозона Хиггса на два лептона и фотон с суммарной массой лептонов меньше 30 ГэВ
Предсказание открытия бозона Хиггса
В теории при минимальной реализации механизма Хиггса должен возникать нейтральный бозон Хиггса (в научных работах такая частица называется бозон Хиггса Стандартной модели).
Впрочем, существуют модели, не требующие введения бозона Хиггса для объяснения масс наблюдаемых частиц Стандартной модели, так называемые бесхиггсовские модели. Отрицательный результат поисков бозона Хиггса послужил бы косвенным аргументом в пользу подобных моделей.
История открытия бозона Хиггса
Стандартная модель предсказывает существование поля (называемого Поле Хиггса), которое имеет ненулевую амплитуду в основном состоянии, то есть ненулевое вакуумное ожидаемое значение. Существование ненулевого вакуумного ожидаемого значения приводит к спонтанному нарушению электрослабой калибровочной симметрии (см. хиггсовский механизм).
Обнаружить бозон удалось, только хорошо зная его свойства.
