Физикам удалось обнаружить неизвестную ранее частицу без использования коллайдера

Частица может стать ключом к пониманию темной материи.

Ученые обнаружили новую частицу, которая является «магнитным родственником» бозона Хиггса. Но если для обнаружения последнего понадобилась мощность Большого адронного коллайдера, то новая частица, получившая название осевого бозона Хиггса, была выявлена с помощью эксперимента, который можно было бы провести на небольшой кухонной столешнице, сообщает Live Science.

Эта новая частица может быть кандидатом в темную материю – загадочную субстанцию, на долю которой приходится 85% Вселенной, но которая проявляется себя только через гравитацию.

«Когда моя студентка показала мне результаты, я подумал, что она ошиблась. Не каждый день ты обнаруживаешь новую частицу, «сидящую» у тебя на столе», - заявил ведущий автор исследования Кеннет Берч из Университета Бостона.

Основное отличие осевого бозона Хиггса от его «брата» заключается в том, что у него есть магнитная сила, которая создает магнитное поле. То есть, для его описания необходима более сложная теория, чем для бозона Хиггса.

В Стандартной модели физики элементарных частиц частицы возникают из различных полей, пронизывающих Вселенную, и некоторые из них формируют ее фундаментальные силы. Например, фотоны опосредуют электромагнетизм, а массивные частицы, известные как бозоны W и Z, опосредуют слабое ядерное взаимодействие, управляющее ядерным распадом на субатомном уровне. Однако когда Вселенная была молода и горяча, электромагнетизм и слабое взаимодействие были одним целым, и все эти частицы были почти идентичными. Когда Вселенная остыла, электрослабая сила разделилась, в результате чего бозоны W и Z набрали массу и стали вести себя совершенно иначе, чем фотоны. Этот процесс физики назвали «нарушением симметрии».

Эти частицы стали такими тяжелыми, взаимодействуя с полем, известным как поле Хиггса. Возмущения в этом поле породили бозон Хиггса и придали вес бозонам W и Z.

Бозон Хиггса образуется в природе всякий раз, когда такая симметрия нарушается. Но теория происхождения осевого бозона сложнее.

По словам Берча, осевой бозон Хиггса возник, когда в квантовом веществе при комнатной температуре имитировали определенный набор волн. Потом ученые использовали рассеивание света для наблюдений за этой частицей.

«Сначала мы просто исследовали светорассеивающие свойства этого вещества. Но потом мы обнаружили аномальные изменения, которые намекали на существование чего-то нового. И в результате мы обнаружили осевой бозон Хиггса», - говорит Берч.

Ученые предполагали, что такой «брат» бозона Хиггса может существовать, но обнаружить его удалось впервые.

Появление этой частицы все еще согласуется с современной физикой элементарных частиц.

«Эта частица может потенциально объяснить существование темной материи, но для этого нужна новая теория, которая согласовывалась бы с существующими экспериментами с частицами и с тем, что можно увидеть новые частицы, которые до сих пор еще не обнаружили», - говорит Берч.

Ученые сделали открытие еще год назад, но опубликовали данные только сейчас. Все это время исследователи проверяли полученные результаты.