Реликтовое излучение помогло физикам ограничить массу бозона Хиггса

Российские и немецкие физики смогли ограничить возможную массу бозона Хиггса диапазоном от 136 до 185 гигаэлектронвольт (ГэВ), изучив особенности реликтового излучения - "эха" Большого взрыва, сообщает пресс-служба Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН).

Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса. Физики рассчитывают, что найти частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК).

Ученые сейчас рассматривают две возможности существования бозона Хиггса: "легкого", с массой от 135 до 200 гигаэлектронвольт, и "тяжелой" "частицы Бога" с массой 200 ГэВ или больше. Физики часто измеряют массы частиц в единицах энергии - электронвольтах - основываясь на знаменитой формуле Эйнштейна, E=mc^2. При этом 100 гигаэлектронвольт примерно в 107 раз больше массы протона.

Эксперименты в электрон-позитронном коллайдере LEP в 1980-е годы позволили исключить диапазон масс менее 114 ГэВ. Последующие эксперименты указывали, что частица Хиггса может иметь массу в интервале от 114 до 185 гигаэлектронвольт.

В 2008 году один из участников исследовательской группы (в которую, кроме россиян, также вошли ученые из Кельнского университета), Андрей Барвинский из ФИАНа, предположил: границы окна поиска массы и других параметров бозона Хиггса можно значительно сузить, изучив особенности фонового микроволнового излучения космоса, которое хранит в себе "след" событий в первые мгновения жизни Вселенной.

Предположение Барвинского основывается на гипотезе, которая связывает темпы расширения Вселенной после Большого взрыва с массой и другими свойствами "частицы Бога". Согласно этому предположению, бозон Хиггса является носителем скалярного поля, отвечающего за темную энергию - основной "двигатель" вселенского ускорения, - которая составляет примерно 74% всей энергии Вселенной.

По расчетам ученых, расширение ранней Вселенной могло идти совершенно различными путями, в зависимости от массы бозона Хиггса. Как отмечают исследователи, расширение материи "отпечаталось" в реликтовом излучении, что позволяет оценить правдоподобность того или иного сценария Большого взрыва.

Физики изучили спектральные особенности реликтового излучения, опираясь на данные, собранные спутником WMAP. По их оценкам, масса бозона Хигсса должна находиться в диапазоне от 136 до 185 гигаэлектронвольт (ГэВ), что укладывается в диапазон, в котором ученые пытаются найти эту неуловимую частицу при помощи Большого Адронного Коллайдера (БАК).

Как считает Барвинский, открытие бозона Хиггса в вышеуказанном интервале масс послужит подтверждением современной теории происхождения ранней Вселенной.

"(Открытие бозона Хиггса) покажет единство картины мироздания, к пониманию которого исследователи двигаются с разных направлений, охватывающих космические спутниковые программы, астрономические наблюдения и коллайдерные эксперименты физики высоких энергий", - заключает ученый, чьи слова приводит пресс-служба института.