Съвременната физика на елементарните частици се основава на така наречения Стандартен модел. Тя описва електромагнитното, слабото и силното взаимодействие на всички известни елементарни частици. Дълго време в нея имаше слабо място: не беше възможно да се регистрира Хигс бозонът, частица с маса 125 гигаелектронволта. Тя е предсказана от физика Питър Хигс още през 1964 г., а търсенето на нейни следи в експерименти се проточи повече от половин век.
Учени наблюдаваха за пръв път разпадането на Хигс бозон
Но дори когато тя беше открита на Големия адронен колайдер през 2012 г., оставаше големият въпрос как реалните свойства на тази частица съответстват на изчислените. Такова съответствие е изключително важно, тъй като почти цялата история на развитието на физиката на елементарните частици е търсенето на несъответствия между изчислените представи за свойствата на дадена частица и нейните реални свойства.
Именно въз основа на отклоненията на експерименталното поведение на частиците от теоретичните модели учените са установили, че от разцепването на ядрото на атома може да бъде извлечена енергия. Това поставя основите на атомната ера.
През май 2023 г. ЦЕРН заяви, че е завършил „сверката“ на изключително рядко симулирано поведение на Хигс бозона с експериментите на две колаборации, работещи с данни от Големия адронен колайдер – Atlas и CMS. Става дума за разпадането на Хигс бозона не според обичайните сценарии: на двойка b-кварк-b-антикварк или на двойка фотони, или на две двойки електрон-позитрон (антиелектрон) и/или мюон-антимюон. Този път е фиксиран разпад на частицата Хигс на Z-бозон и фотон.
CERN
По този канал протичат само 0,15% от разпада на Хигс бозона, затова, независимо от десетте години наблюдения на разпада му, едва към 2023 година станало възможно да се съберат значителни статистически данни за този сценарий. Освен това дори сега този резултат няма статистическа значимост пет сигма (5σ) – само 3.4σ. Въпреки това, като се има предвид рядкостта на такъв разпад, това е достатъчно, за да се твърди, че бозонът се държи както трябва според Стандартния модел.
Много физици се надяваха след 2012 г., че конкретната статистика за разпада на Хигс бозона ще доведе до отклонения от изчисленията. С подобни отклонения се свързваха и надежди за търсене на частиците тъмна материя. Всяка „неочаквана“ частица, открита по време на разпадането на този бозон, можеше да се счита за кандидат за частица тъмна материя.
Датски учени се съмняват, че Хигс бозонът е открит
Сега, когато дори най-редките типове разпад на Хигс бозона показват съответствие с предсказанията, подобни надежди вече изглеждат илюзорни. Стандартният модел на физиката на елементарните частици изглежда доста успешен, а по-нататъшните големи теоретични пробиви в него в обозримо бъдеще са съмнителни. Следователно ще бъде необходимо да се търсят улики за феномена на тъмната материя, който определя структурата и съдбата на наблюдаваната Вселена, в съвсем различни области.
