50% мне, 50% стране в общий фонд страны для минимального дохода по заслугам, я подскажу

На конференции EPS-HEP 2025 в Марселе коллаборация ATLAS представила важные результаты по изучению редких распадов бозона Хиггса.

Первым результатом стало обнаружение распада бозона Хиггса на пару мюонов (H→μμ). Этот процесс очень редкий — происходит примерно в одном из 5000 распадов Хиггса — и важен для понимания взаимодействия Хиггса с частицами второго поколения. Ранее взаимодействия бозона Хиггса наблюдались только с более тяжелыми частицами третьего поколения. Используя объединённые данные за периоды Run 2 и Run 3 Большого адронного коллайдера (БАК), ATLAS зафиксировал этот распад с уровнем значимости 3,4 стандартных отклонения, что свидетельствует о высокой достоверности результата.

Вторым исследованным распадом был распад бозона Хиггса на Z-бозон и фотон (H→Zγ), где Z-бозон далее распадается на пару электронов или мюонов. Этот процесс интересен тем, что происходит через виртуальные частицы — если в этом участвуют неизвестные частицы, это может указывать на новую физику за пределами стандартной модели. В новом анализе ATLAS с объединёнными данными Run 2 и Run 3 была достигнута чувствительность 2,5 стандартных отклонения, что является наилучшим результатом на сегодняшний день.

Для повышения точности исследований учёные использовали улучшенные методы анализа, включая более точное моделирование фоновых процессов и классификацию событий по способам генерации бозона Хиггса.

Эти достижения стали возможны благодаря большому объёму данных с БАК и усовершенствованным методам обработки. Исследования продолжаются, и с поступлением новых данных ожидаются ещё более точные результаты.

Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), обнаружили в результатах экспериментов неожиданные данные. Они могут свидетельствовать о существовании топония, связанного состояния топ-кварка и его антикварка.

При столкновениях протонов на высоких скоростях в Большом адронном коллайдере (БАК) возникают пары «топ-кварк — анти-топ-кварк» (tt̄). Эти частицы, известные как топонии, предсказаны теоретически, но пока не были обнаружены в экспериментальных условиях. Измерение вероятности их образования, или сечения процесса, служит не только проверкой Стандартной модели физики частиц, но и потенциальным способом поиска новых, пока не открытых частиц.

Физики, работающие с детектором CMS (Compact Muon Solenoid, компактный мюонный соленоид), проанализировали обширный массив данных о формировании пар tt̄, собранных в ходе экспериментов 2016-2018 годов, когда велись поиски новых типов бозонов Хиггса.

Эти гипотетические бозоны, предсказанные в теоретических расширениях Стандартной модели, должны особенно активно взаимодействовать с тяжелым топ-кварком, масса которого в 184 раза превышает массу протона. Если такие частицы действительно существуют, они должны в большинстве случаев распадаться на пару топ-кварков, создавая характерные «струи» частиц в детекторах.

Увеличенное количество пар «топ-кварк — анти-топ-кварк» обычно рассматривается учеными как признак наличия дополнительных хиггсовских бозонов. Однако в новых данных исследователи обнаружили значительное количество таких пар на минимально возможной энергии их образования, что привело их к альтернативной гипотезе о существовании топония.

Хотя пары tt̄ не формируют устойчивых связанных состояний, расчеты в рамках квантовой хромодинамики предсказывают усиление образования кратковременных состояний на энергетическом пороге для пар «кварк — антикварк». Согласно упрощенной модели, сечение образования топония составило 8,8 пикобарна с погрешностью около 15 процентов. Этот результат превышает необходимый для заявлений об открытии уровень статистической достоверности в пять сигма, что делает вероятность случайного совпадения крайне маловероятной. Научная работа была опубликована на сервере препринтов arXiv.org.

Несмотря на такую степень уверенности, ученые намерены перепроверить данные и искать топоний в других экспериментах — теперь им известно, куда направить свои усилия. Топоний станет последним звеном в ряду кваркониев — нестабильных состояний «кварк — антикварк», образованных тяжелыми кварками. Очарованный кварк формирует с своей частицей чармоний, а прелестный — боттомоний.

Чармоний и боттомоний имеют размеры примерно 0,6 и 0,4 фемтометра соответственно. До сих пор ботомоний считался самой маленькой из известных адронных частиц. Ученые ожидают, что из-за еще большей предсказанной массы топоний окажется значительно меньшего размера, что делает его потенциально самой компактной известной частицей такого типа.

Долгое время считалось, что топоний невозможно зарегистрировать в протон-протонных столкновениях, поскольку топ-кварк распадается на прелестный кварк и W-бозон за время, за которое свет проходит всего 0,1 фемтометра — меньше предполагаемого размера самой частицы. Таким образом, топоний был бы уникальным среди кваркониев: он распадался бы не в результате аннигиляции материи и антиматерии, а из-за спонтанного распада одного из его составляющих кварков.

Ученые коллабораций CMS и ATLAS продолжают совместное исследование этой аномалии. Несмотря на то что альтернативные объяснения пока нельзя исключить, полученные результаты требуют дальнейшей проверки с помощью эксперимента ATLAS — «сестринского» проекта CMS.