Международная группа физиков в составе коллаборации ATLAS (ЦЕРН) обнаружила одно из редчайших явлений, наблюдавшихся на Большом адронном коллайдере. Ученые достоверно установили существование слабого рассеяния векторных бозонов, которое выражается во взаимодействии между частицами-переносчиками слабого взаимодействия. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

W- и Z-бозоны являются короткоживущими фундаментальными частицами и относятся к калибровочным бозонам, которые также включают фотоны (переносчики электромагнитного взаимодействия) и глюоны, переносящие сильное взаимодействие. Существуют два типа W-бозона, которые переносят отрицательный или положительный электрический заряд, а также один тип Z-бозона, который не имеет заряда.

В момент столкновения двух протонов один кварк каждого излучает W или Z-бозон, которые из-за своей большой массы не могут долго существовать и быстро превращаются в другие частицы. Из-за этого они успевают пролететь расстояние, которое составляет лишь одну десятую радиуса протона. Для того чтобы два бозона взаимодействовали, они должны приблизиться на 1/500 радиуса протона. Такое событие происходит примерно один раз на каждые 20 000 миллиардов протон-протонных столкновений.

Ученые зарегистрировали 60 событий слабого рассеяния между бозонами W± и W± при энергии в системе центра масс (система, в которой частицы имеют равные и противоположно направленные импульсы), равной 13 тераэлектронвольт. Вероятность того, что эти события являются случайными, равна менее 1 на 200 миллиардов. Это соответствует стандартному отклонению 6,9 сигмы, что в физике частиц классифицируется как значительное отличие от фоновых процессов.

Физики также объединили данные, полученные в 2015-2016 годах, чтобы установить статистически значимое рассеяние между W± и Z-бозонами (при стандартном отклонении 5,6 сигмы).