Хиггс играет вполсилы: что двойное рождение говорит о самодействии поля ✎ экспресс

В протонных столкновениях на Большом адронном коллайдере иногда рождается не один бозон Хиггса, а сразу два. Частота таких событий — прямой отпечаток того, как поле Хиггса взаимодействует само с собой: параметр самодействия κλ определяет вероятность одновременного появления пары хиггсовских бозонов. В Стандартной модели эта связь жёстко задана, но расширенные теории — например, суперсимметричные модели с дополнительными хиггсовскими полями — допускают отклонения.

Авторы просчитали один из вариантов — так называемую scNMSSM (следующую за минимальной суперсимметричную модель с расширенным сектором Хиггса) — с рекордной двухпетлевой точностью. Это значит, что в расчётах учтены квантовые поправки до второго порядка по константам связи, что резко снижает теоретическую неопределённость. Из миллиона случайных наборов параметров модели лишь 66 прошли все фильтры: не противоречат ни коллайдерным данным, ни ограничениям на тёмную материю (частицы которой должны быть стабильны и давать нужную плотность во Вселенной), ни измеренным распадам редких частиц, таких как B-мезоны. Все выжившие точки легли в узкую полосу масс Хиггса 122–125 ГэВ, а их «одиночная доля» — мера того, насколько частица похожа на одиночку из Стандартной модели, — оказалась выше 95%.

Сечение нерезонансного рождения двух Хиггсов при энергии 13,6 ТэВ лежит в диапазоне 30,3–36,9 фемтобарн, что почти совпадает с предсказанием Стандартной модели (0,88–1,05 от него). Резонансный вклад через тяжёлый третий Хиггс — дополнительную частицу, предсказываемую моделью, — ничтожен: меньше 0,004 фб. Все числа укладываются в нынешние ограничения экспериментов ATLAS и CMS, но будущий HL-LHC (коллайдер высокой светимости) сможет их проверить с гораздо большей точностью.

Количественный расчёт силы перехода при конечной температуре авторы оставляют на будущее. Но уже сейчас ясно: двойное рождение Хиггса — не просто экзотика, а окно в первые мгновения после Большого взрыва.