Открытие бозона Хиггса в 2012 году в результате его распада на фотоны, Z-пары и W-пары стало триумфом. Поле Хиггса можно использовать для наделения массой фермионов через взаимодействие с силой, пропорциональной массе частицы. Теперь этому есть доказательство.

Спустя шесть лет после открытия бозона Хиггса ученые наблюдали примерно 30% его распада, предсказанных в Стандартной модели. Однако им никак не удавалось изучить распад частицы на пару b-кварков, который, по идее, отвечает за 60% всех возможных распадов. Наблюдение непосредственно этого режима распада и измерение его скорости — необходимый шаг для подтверждения (или опровержения) наделения массой фермионов посредством взаимодействия Юкавы, как предсказано в Стандартной модели.

Сегодня на Международной конференции по физике высоких энергий — 2018 (International Conference on High Energy Physics, ICHEP) в Сеуле Эксперимент ATLAS сообщило предварительном результате, устанавливающем наблюдение распада бозона Хиггса на пары b-кварков и, что немаловажно, на скоростях, соответствующих предсказанию Стандартной модели. Чтобы обнаружение процесса расценивалось как «наблюдение», в мире физики частиц необходимо исключить всякую, даже самую наименьшую вероятность (один из трех миллионов) того, что оно произошло из-за фоновых колебаний, которые могут сымитировать рассматриваемый процесс. Когда такая вероятность сводится к одному из тысячи, обнаружение считается «доказательством».

ATLAS проанализировал данные, собранные во время исследований на Большом адронном коллайдере за 2015, 2016 и 2017 годы, и совместил их с данными предыдущих исследований распада бозона Хиггса на b-кварки. Были непосредственно изучены случаи ассоциированного образования бозона Хиггса с верхней парой кварков или в ходе процесса, известного как смешивание векторных бозонов.

Совмещение этого анализа с другими, направленными на изучение распада бозона Хиггса на пары фотонов и Z-бозонов, предоставило новые данные о наблюдениях формирования векторных бозонов в соответствии с предсказанием Стандартной модели. Сейчас ученым удалось наблюдать все четыре основных режима образования бозона Хиггса в адронных коллайдерах: слияние глюонов в бозон Хиггса, слияние бозонов со слабым взаимодействием в бозон Хиггса, ассоциированное рождение бозона Хиггса с двумя верхними кварками и ассоциированное рождение бозона Хиггса с векторным бозоном.

Эти наблюдения открывают путь в новую эру детальных измерений в области Хиггса и новым испытаниям для Стандартной модели.