Детектор CMS Великого адронного коллайдера зареєстрував першу пару Z-бозонів, важких нейтральних носіїв слабкої взаємодії.

Основою CMS служить гігантський надпровідний електромагніт, що створює поле з індукцією в 4 Тл. Оскільки Z-бозони швидко розпадаються, ознакою їх появи стають певні продукти розпаду; ідентифікувати пару Z-бозонів дозволяє, наприклад, народження чотирьох мюонів. Траєкторія їхнього руху відновлюється за даними розташованої концентричними шарами детектуючої апаратури, докладний опис якої можна знайти на сайті «Елементи». Рухомий мюон відхиляється магнітним полем, що дає можливість характером відхилення визначити імпульс частинки.

«Четирехмюонное» подію було зареєстровано 24 вересня. Повну інваріантну масу чотирьох частинок – двох позитивних і двох негативних мюонів – фізики оцінили в 201 ГеВ. Одна з двох можливих угруповань мюонів в пари дає маси в 92,24 і 92,15 ГеВ, чудово відповідні відомим значенням маси Z-бозона.

Такі експерименти цікавлять дослідників перш за все тому, що пари Z-бозонів можуть свідчити про розпад бозона Хіггса. Зрозуміло, вони народжуються і в менш цікавих процесах при зіткненнях протонів; говорити про виявлення хіггсівського бозона можна буде тільки тоді, коли фізики зареєструють досить велика кількість пар Z-бозонів. Якщо при реконструкції повних інваріантних мас чотирьох мюонів якесь одне значення виявиться виділеним, розпад бозона Хіггса буде досить імовірним поясненням, але навіть у цьому випадку фізикам доведеться порівнювати частоту відповідних подій в дослідах з теоретичної величиною, яка залежить від (невідомою) маси бозона. Останній може бути відносно легким, і тоді вчені ризикують не дочекатися навіть одного його розпаду з утворенням пари Z-бозонів.

Все це ускладнює оцінку необхідного для реєстрації хіггсівського бозона обсягу даних. На думку представника колаборації CMS Томмазо Доріго (Tommaso Dorigo), 100 пар Z-бозонів повинно вистачити; фізикам, отже, буде потрібно масив інформації, приблизно в п'ять разів перевищує за обсягом той, який збереться до кінця 2011 року, коли колайдер буде зупинений з метою переходу на проектну енергію протонів в 7 тераелектронвольт.

Проведені за іншими методиками пошуки бозона Хіггса, втім, можуть дати результат значно раніше.

За матеріалами: Physicsworld.Com