Охота на пару Хиггсов в четырёх струях экспресс
На Большом адронном коллайдере протоны сталкиваются миллиарды раз в секунду, и лишь однажды на триллион столкновений рождается пара бозонов Хиггса (частиц, отвечающих за массу всего сущего). В эксперименте CMS физики выслеживали именно такие события. Оба Хиггса почти мгновенно рассыпаются на четыре «тяжёлых электрона» — нижних кварка, которые детектор видит как четыре узкие струи частиц.
Главная трудность в том, что такие же четыре струи могут родиться от обычных процессов без всяких Хиггсов — словно шёпот в грохоте водопада. Чтобы выделить сигнал, учёные улучшили триггер (систему быстрого отбора интересных событий), научились разделять сливающиеся струи и применили машинное обучение. Чувствительность выросла более чем вдвое по сравнению с предыдущими поисками на тех же данных.
Объединив данные за два периода работы коллайдера (при энергиях 13 и 13,6 ТэВ), физики установили: если рождение пар Хиггсов и происходит, то не чаще чем в 4,7 раза интенсивнее теоретического предсказания. Это самый жёсткий предел для такого канала распада. Попутно ограничили и силу «тройного контакта» Хиггсов — ключевого параметра, который определяет форму хиггсовского потенциала и управляет всей массой частиц.
Теперь этот потенциал прощупан чуть глубже. Словно геологи, которые по сейсмическим волнам судят о строении недр, физики по редким парным событиям восстанавливают невидимый ландшафт, где кварки и электроны обретают вес.
Нижний кварк почти в четыре раза массивнее протона — это как если бы осколок от столкновения двух горошин весил больше самой горошины.
В романе «Задача трёх тел» инопланетяне манипулируют измерениями, чтобы менять свойства частиц — примерно так же физики надеются увидеть отклонения в поведении бозона Хиггса, указывающие на скрытые слои реальности.