Детектор LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) совершил прорыв в физике элементарных частиц — впервые в истории ему удалось измерить массу Z-бозона с точностью, которая ранее была возможна только в условиях электрон-позитронного коллайдера. Это не просто уточнение одной из фундаментальных констант, а весомый шаг к более глубокому пониманию Вселенной.
В процессе исследования было проанализировано более 170 тыс. распадов Z-бозона на пару мюонов. В результате масса бозона была определена как 91 184,2 МэВ с погрешностью менее 0,01 %. Полученное значение прекрасно согласуется с теорией Стандартной модели — самой точной физической теории, описывающей взаимодействие всех известных элементарных частиц.
Для космической науки это имеет далеко идущие последствия. Z-бозон играет ключевую роль в слабом ядерном взаимодействии, которое влияет на раннюю эволюцию Вселенной, распределение энергии в микроволновом фоне и количество нейтрино в космосе. Любое отклонение от ожидаемой массы могло бы указывать на новую физику — например, на частицы темной материи.
Работа LHCb доказывает: даже в сложных условиях протон-протонных столкновений на ВАК можно достичь точности, которую раньше считали недостижимой. Это открывает путь к новым исследованиям — не только в физике частиц, но и в космологии и астрономии.
Для астрономии и космических исследований точный «вес» Z-бозона — это своеобразная калибровочная точка для всей Стандартной модели, которую астрономы применяют в компьютерных симуляциях эволюции ранней Вселенной, расчетах концентрации нейтрино и исследовании слабого взаимодействия в процессах звездного нуклеосинтеза. Корректные значения этой константы помогают сверять данные космических обсерваторий (CMB-телескопов, детекторов космических лучей и гравитационных волн) с теоретическими прогнозами, устраняя систематические ошибки. Таким образом, измерение LHCb обеспечивает «базовую линейку», благодаря которой можно точнее моделировать структуру Вселенной, уточнять параметры темной материи и искать физику за пределами нынешних теорий.
Открытия, подобные этому измерению Z-бозона, помогают разгадать происхождение частиц в космосе. Переходите к нашему спецматериалу «Как рождаются высокоэнергетические частицы во Вселенной?» — там мы рассказываем, как именно разгоняются космические лучи экстремальных энергий и какие астрофизические «ускорители» за этим стоят.
