Бозон Хиггса, тёмная материя и гравитационные волны

В теории при минимальной реализации механизма Хиггса должен возникать нейтральный бозон Хиггса (в научных работах такая частица называется бозон Хиггса Стандартной модели).

00:00 — Начало
00:28 — ДАВАЙТЕ ВСПОМНИМ, ЧТО МЫ ЗАБЫЛИ ИЗ ШКОЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
1:11 – из чего состоит атом?
2:11 — А ЧЕМУ В ШКОЛЕ НЕ НАУЧИЛИ?
2:26 – новая частица – нейтрино
2:50 – космические лучи – частицы из космоса
3:23 – частицы из ускорителей
4:16 – самые мелкие объекты – кварки
5:42 – фотоны и свет
6:24 – гравитационное взаимодействие
6:45 – сильное взаимодействие
7:22 – слабое взаимодействие
7:55 — ЧТО ТАКОЕ БОЗОН ХИГГСА?
10:14 — ЧТО ТАКОЕ ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ?
15:15 — ЧТО НАМ ДАЛО ОТКРЫТИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН?
17:52 — КАК ФИЗИКИ ОТКРЫВАЮТ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ?
21:40 – в чем практическая польза таких открытий?
22:28 — ЧТО ПОКА ЕЩЁ НЕИЗВЕСТНО УЧЁНЫМ?
23:00 – является ли нейтрино античастицей самой себе?
24:15 – чему равна масса нейтрино?
24:56 – время жизни протона

Бозон Хиггса

Бозон Хиггса, хиггсовский бозон, хиггсон (англ. Higgs boson) — элементарная частица (бозон), квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии.

Его открытие завершает Стандартную модель. 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 (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.

Постулирован британским физиком Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, вышедших в 1964 году.

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.

Имеются веские основания считать, что эта частица является бозоном Хиггса. В марте 2013 года появились сообщения от отдельных исследователей ЦЕРНа, что найденная полугодом ранее частица действительно является бозоном Хиггса.

Модель с хиггсовским бозоном позволила построить перенормируемую квантовую теорию поля.

Свойства бозона Хиггса

В апреле 2014 года коллаборация CMS сообщила, что ширина распада этого бозона меньше 22 МэВ. Как любая элементарная частица, бозон Хиггса подвергается гравитации.

Бозон Хиггса обладает нулевыми спином, электрическим зарядом, цветным зарядом. Предварительно подтверждена на 125 ГэВ чётность +1. Есть 4 основных канала рождения бозона Хиггса: после слияния 2 глюонов (основной), слияние WW- или ZZ-пар, в сопровождении W- или Z-бозона, вместе с топ-кварками.

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.

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.

Как стало известно в начале октября 2017 года, ATLAS и CMS заявили в соответствующих статьях, что они наблюдают сигнал распада уверенно.