Температура Вселенной и бозона Хиггса: обзор зарубежных научных новостей

Обзор исследований в области физики элементарных частиц в этом квартале мы решили посвятить точным измерениям — ​температуры Вселенной, массы нейтрино и бозона Хиггса.

ОЧАРОВАННАЯ ДИ-ОМЕГА

В Институте физико-химических исследований (RIKEN, Япония) вычислили новую частицу, состоящую из шести кварков, решив сложнейшие уравнения на суперкомпьютерах K, Hokusai и Fugaku. Пока существование ее доказано теоретически, на практике частицы из шести субатомных частиц пока никто не наблюдал. Но если предсказание ученых сбудется, это позволит разобраться в процессах объединения кварков и формирования ядер атомов. Находку назвали очарованной ди-омегой (charm di-Omega).

ВСЕЛЕННАЯ В МОЛОДОСТИ

Измерить температуру молодой Вселенной, примерно через 880 млн лет после Большого взрыва, международной группе ученых удалось с помощью мощного миллиметрового радиотелескопа NOEMA во Французских Альпах. Астрономы наблюдали облако водяного пара в далекой галактике HFLS3. Его подсвечивает реликтовое излучение, которое появилось как раз под влиянием расширения и охлаждения молодой Вселенной. Тем, кто хочет разобраться в связи температуры облака, реликтового излучения и Вселенной, предлагаем почитать статью об исследовании в журнале Nature от 2 февраля. Остальным сразу назовем результаты: в молодой Вселенной стоял лютый холод — ​от 16,4 до 30,2 К (от –256,75 до –242,95 °C). Данные согласуются с предсказаниями современных космологических моделей, учитывающих прямую связь между остыванием реликтового излучения и историей космического расширения. Теперь ученые намерены узнать температуру Вселенной в другие периоды.

ИЗ ЖИЗНИ БОЗОНОВ

Бозон Хиггса живет 210 йоктосекунд (210×10–24 с). К такому заключению пришла коллаборация CMS в ЦЕРНе, проанализировав данные второй экспериментальной кампании (Run2) на Большом адронном коллайдере. Исследуемой величиной стала массовая ширина — ​диапазон массы, которую может иметь «частица Бога». Существует зависимость между массовой шириной частицы и продолжительностью ее жизни.

Бозон Хиггса был обнаружен в 2012 году, а гипотеза о его существовании выдвинута еще в 1960‑е. Франсуа Энглер и Питер Хиггс, открывшие частицу, в 2013 году стали нобелевскими лауреатами. Бозоны регулярно получают на БАК и скрупулезно изучают.

НЕЙТРИННЫЙ ПРЕДЕЛ

Участники эксперимента KATRIN (Karlsruhe tritium neutrino) в Технологическом институте Карлсруэ (KIT, Германия) хотят определить массу нейтрино. Частица играет основополагающую роль во многих процессах Вселенной, а ее понимание не может быть полным без точных данных.

Благодаря KATRIN теперь известно, что масса нейтрино не превышает 0,8 эВ. На сегодня это самое точное значение предела массы нейтрино.

Эксперимент стартовал в 2019 году. Основное оборудование — ​самый интенсивный и производительный источник трития в мире и огромный спектрометр (длина — ​24 м, диаметр — ​10 м, вес — ​более 200 т). Вычисление предела массы нейтрино — ​результат анализа данных, собранных за первый год исследований, и компьютерного моделирования.

Эта работа продолжится до 2024 года. После установку оснастят высокочувствительными датчиками TRISTAN, чтобы начать поиск стерильных нейтрино, масса которых находится в диапазоне килоэлектронвольт. Стерильное нейтрино претендует на звание частицы темной материи.