Новости науки
Зафиксирован распад бозонов Хиггса на Z-бозоны и фотоны
Научные команды детекторов ATLAS и CMS, установленных на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН, открыли первые свидетельства того, что бозоны Хиггса могут распадаться на пары фотонов и Z- и W-бозонов, переносчиков слабых и электромагнитных взаимодействий.
По словам научного координатора детектора ATLAS Памелы Феррари, поиски и изучение подобных редких распадов бозона Хиггса важны, поскольку частота распадов сильно зависит от того, существуют ли частицы за пределами Стандартной модели физики частиц. Текущий третий цикл работы БАК, а также будущее обновление БАК в коллайдер высокой светимости (потока частиц) позволят искать еще более редкие варианты распадов бозона Хиггса.
Напомним, что бозон Хиггса был открыт свыше десяти лет назад на БАК. Следы его распадов были найдены детекторами CMS и ATLAS в парах фотонов, а также Z- и W-бозонов, отвечающих за перенос слабых и электромагнитных взаимодействий. На этом изучение свойств бозона Хиггса не завершилось. Последующие десять лет работы БАК ученые потратили на поиски следов восьми других вариантов распада этой частицы, часть из которых происходит значительно реже, чем распад бозона Хиггса на фотоны, а также Z- или W-бозоны. Их изучение осложнено тем, что схожим образом распадаются и другие субатомные частицы, что мешало в прошлом ученым увидеть четкий сигнал.
Феррари и ее коллеги по проекту ATLAS, а также представители научной команды детектора CMS, совместно обнаружили свидетельства того, что бозоны Хиггса в некоторых редких случаях, около 0,15% от общего числа распадов, превращаются в пары из Z-бозонов и фотонов. Для поисков этих событий обе команды физиков воспользовались тем фактом, что примерно 6% распадов Z-бозонов ведет к образованию пар мюонов, тяжелых аналогов электронов.
Эти пары частиц будут обладать строго определенной энергией и другими свойствами, что позволяет «увидеть» их на фоне других событий, возникающих при распадах и рождении частиц в кольце БАК. Руководствуясь этими положениями, исследователи проанализировали данные, которые были собраны при помощи CMS и ATLAS во время второго цикла работы коллайдера в промежутке между 2015 и 2018 годами.
Проведенный физиками анализ данных указал на то, что подобные распады бозона Хиггса происходят, но пока уровня статистической достоверности этих замеров в 99,93% не совсем хватает для окончательного признания данного факта. В дополнение к этому, ученые обнаружили свидетельства того, что превращения бозонов Хиггса в пары фотонов и Z-бозонов могут происходить примерно вдвое чаще, чем это предсказывает Стандартная модель физики частиц.
Подобные результаты наблюдений, как отмечают Феррари и ее коллеги, делают последующие наблюдения за распадами бозонов Хиггса на пары фотонов и Z-бозонов особенно интересными для физиков, так как это потенциально указывает на наличие «новой физики» за пределами Стандартной модели. В ближайшее время ученые приступят к проверке этих гипотез при анализе данных, которые были собраны CMS и ATLAS за первый год работы БАК после реактивации коллайдера в апреле 2022 года.
Сообщение пресс-службы ЦЕРН.
Впервые зафиксирован свет от образования первых звезд во Вселенной
Международная группа астрономов во главе с учеными из Университета Гронингена (Голландия) впервые обнаружила излучение H-альфа в спектрах галактик, относящихся к эпохе космического рассвета. Открытие было сделано с помощью инструмента MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST).
Н-альфа представляет собой излучение, которое испускают ионизированные атомы водорода. В эпоху космического рассвета (реионизации) ультрафиолетовое излучение первых звезд начало ионизировать облака водорода, что ознаменовало собой окончание темных веков и переход к прозрачной Вселенной. Для галактик с большим красным смещением оптическая линия Н-альфа сдвинута в инфракрасную область спектра.
Астрономы провели поиск линии Н-альфа в спектрах 58 галактик с красным смещением z>7, что соответствует времени путешествия света, равному 13,0—13,1 миллиарда лет. Таким образом, свет, пойманный JWST, был испущен, когда возраст Вселенной был около 0,7 миллиарда лет.
Сначала по изображениям инфракрасной камеры NIRCam JWST был проведен поиск галактик со звездообразованием, которые могут иметь эмиссионные линии из-за реионизации. Затем выбранные галактики были исследованы на более длинных волнах с помощью MIRI. Астрономы обнаружили, что 16 из 58 галактик очень яркие на длине волны 5,6 микрометра, что указывает на то, что в этих источниках присутствует эмиссионная линия H-альфа.