<
Новинки

Невловима частинка бозон Хіггса скоро буде спіймана

Схоже, вченим, які займаються пошуками бозона Хіггса, вдалося-таки заманити його в "пастку". Нещодавно "мисливці за бозоном" обговорили результати, отримані в минулому році, на минулій недавно в Греноблі Європейської конференції з фізики високих енергій. Їх доповіді вселяють надію на те, що ця невловима частинка скоро буде спіймана. Схоже, вченим, які займаються пошуками бозона Хіггса, вдалося-таки заманити його в пастку

Фото: AP

Відповідно до думки фізиків, які були присутні на конференції, діапазон значень мас, в якому слід шукати цей бозон, істотно звузився.

Бозон Хіггса (докладніше про нього ви можете прочитати в статті " Вченим вдалося помацати частку бога ") До сих пір вражає своєю непередбачуваністю. Чесно кажучи, його пошуки чимось нагадують спроби знайти чорну кішку в темній кімнаті (причому зовсім не факт, що вона там є). Судіть самі: ця частка, імовірно виникає при зіткненні протонів один з другом на високих швидкостях, розпадається відразу ж після народження, не встигнувши навіть долетіти до детектора, тому безпосередньо його виявити не можна. Так що доводиться йти іншим шляхом: у експериментах реєструються частки, що є продуктами розпаду бозона Хіггса, і вже по цих слідах і ним відновлюється картина того, що сталося миттю раніше.

Але на цьому труднощі не закінчуються. Справа в тому, що згідно з Стандартної квантово-механічної моделі цей шкідливий бозон кожен раз розпадається на різні частки. За прогнозами, він може "породити" два фотона, два тау-лептона, які мають велику масу, 1,77 ГеВ, і тому даний розпад вважається найімовірнішим і самим легко вловимим, кварк-антикваркових пару, а також пару W-бозонів і , нарешті, пару Z-бозонів. Загалом, варіантів безліч, явно є з чого вибирати. Однак подібна ситуація не полегшує, а, навпаки, вельми ускладнює упіймання.

Крім того, більшість з вищезазначених частинок відразу ж після утворення також продовжують розпадатися на інші, більш стабільні, тому ситуація ще більше заплутується. У підсумку реально фізикам доводиться мати справу з натовпом електронів, протонів, мюонів, позитронів і іншої "дрібної шушера", які після зіткнення починають як скажені носиться по коллайдера, засвічуватись на всіх детекторах і вносити в таблиці даних цілковитий хаос. А у фахівців з'являється новий головний біль - визначити, які саме з зареєстрованих подій мають відношення до народження бозона Хіггса, а які ні.

Почасти така непередбачуваність і багатоваріантність спостерігається тому, що, на жаль, вищезгадана Стандартна модель не дає чіткого передбачення щодо маси хіггсовского бозона. Фізики припустили ймовірний діапазон її значень тільки завдяки минулим дослідженням, які дали негативний результат (тобто показали, які значення дана маса взагалі не може приймати). Згідно з їх розрахунками, значення маси цього бозона має лежати десь між 114 ГеВ (обмеження електрон-позитронного коллайдера LEP) і декількома сотнями ГеВ. Але де саме в цьому інтервалі воно знаходиться - до сих пір невідомо. Втім, багато вчених схиляються до того, що найбільш імовірною областю буде діапазон в 115-150 ГеВ, хоча деякі про всяк випадок шукають бозон Хіггса в дуже широкому діапазоні мас (як правило, 100-600 ГеВ).

Читайте також: Кінця світу через коллайдера НЕ буде

У той же час точний (наскільки це можливо для такої нестабільної частки) значення маси бозона Хіггса - дуже важливий параметр, від якого безпосередньо залежить вірогідність народження і картина бажаних розпадів бозона Хіггса, а значить, і стратегія пошуку самої частки. Тобто, простіше кажучи, якщо фізики з'ясують це значення, вони будуть точно знати, де потрібно шукати даний бозон. Саме тому одним з найважливіших питань, яке обговорюється на будь-якій конференції, є звуження діапазону мас хіггсовского бозона і, отже, діапазону пошуку.

Саме тому одним з найважливіших питань, яке обговорюється на будь-якій конференції, є звуження діапазону мас хіггсовского бозона і, отже, діапазону пошуку

Фото: AP

Нова інформація, викладена на конференції вченими, аналізувати результати роботи детектора CMS на Великому адронному колайдері, відноситься до області мас з межами на 120 і 600 ГеВ. Як повідомляється, вчені з 95-відсотковою ймовірністю зуміли виключити існування бозона Хіггса в двох широких інтервалах маси, 149-206 і 300-440 ГеВ, а також в декількох відносно вузьких областях, розташованих між цими інтервалами. У той же час вони повідомляють, що з 90-відсотковою ймовірністю слід "закрити" для пошуків більш значний діапазон від 145 до 480 ГеВ. Так що, як бачите, коло "підозрюваних" у порівнянні з даними минулого року значно звузився.

У той же час співробітники ВАК, що працювали з даними іншого детектора, ATLAS, підтвердили висновки своїх колег, які працювали з CMS. При тій же ймовірності в 95 відсотків фізики з ATLAS виключили два діапазони мас "стандартного" бозона Хіггса, складові 155-190 і 295-450 ГеВ. Як бачите, результати аналізу виявилися досить близькі в обох груп. Це означає, що, судячи з усього, в зазначених інтервалах шукати невловимий бозон не варто.

Проте найцікавішим було повідомлення про те, що деякі ознаки існування бозона Хіггса проявилися поблизу значення маси в 120 ГеВ, чого по ідеї зовсім не повинно було бути (ще перед початком експерименту теоретики встановили нижню межу на значенні 130 ГеВ). Там спостерігався ряд подій, зареєстрованих як CMS, так і ATLAS, результатом яких була поява ряду "незапланованих" частинок, зокрема фотонів. У той же час вчені говорять, що це не обов'язково свідчить про те, що невловимий бозон "відвідав" ці місця.

"Хоча легкий хіггсовський бозон виявляв би себе саме так, сигнал цілком може виявитися звичайною флуктуацией фону, - перераховує можливі варіанти співробітник CMS Джіджі Роланд. - У ATLAS і CMS також можуть виявитися якісь загальні проблеми з моделюванням фону, і тоді сигнал втратить будь-яку значимість ".

Самою перспективною галуззю знаходження бозона Хіггса був оголошений діапазон мас від 130 до 150 ГеВ. Вчені, що працювали як з CMS, так і ATLAS, відзначили, що саме в цьому проміжку був виявлений незрозумілий надлишок частинок. Багато експертів відразу ж припустили, що маса бозона Хіггса може перебувати саме в цьому інтервалі. Однак далеко не всі фізики згодні з цим твердженням.

Так, доктор фізико-математичних наук, заступник керівника відділу теоретичної фізики Петербурзького інституту ядерної фізики РАН Дмитро Дьяконов зазначив, що ці дані вельми недостовірні, оскільки всі отримані сигнали були досить слабкими. Може бути, вони також були викликані проблемами, які виникали під час налаштування або роботі детекторів. Взагалі, вчений вважає, що від "класичних" уявлень про бозон Хіггса в найближчому майбутньому доведеться, можливо, відмовитися.

"У науковому співтоваристві спостерігається деяке розчарування і назріває почуття, що Стандартна модель в своєму примітивному, хиггсовских, втіленні нас обдурила і що істина дещо складніше, - каже Дьяконов. - Практично у всіх більш складних конструкціях бозон Хіггса або відсутня, або є складним складовою об'єкт або взагалі має інші властивості. У міру ненаблюденія хіггсовского бозона на БАК і "Теватрон" такі варіанти обговорюють все жвавіше ".

До речі, співробітники "Теватрона" на конференції видали чергову сенсацію. Вони розповіли про те, що, згідно з даними детектора D0 за вісім років, була виявлена ​​дивна стійка асиметрія при народженні топ-кварків і антикварків в результаті зіткнення пучків протонів і антипротонів. Згідно з розрахунками, топ-кварки повинні приблизно з однаковою частотою вилітати як в напрямку летять протонів, так і в напрямку антипротонів. Однак дослідники виявили, що з'являються топ-кварки частіше вилітають в напрямку протонів і рідше - антипротонів. Поки вчені не можуть однозначно пояснити, з чим пов'язаний такий "перекіс". І пов'язаний він якось з появою шуканого бозона Хіггса.

Читайте також: "Чарівний" баріон врятує "Теватрон"

Отже, можна сказати, що рік напруженого пошуку бозона Хіггса не пройшов даром - тепер фахівці, по крайней мере, точно знають, де треба шукати цю невловиму частку. Не виключено, що скоро вони зможуть представити звіт, в якому буде фігурувати повідомлення про остаточну "упіймання" даного бозона ...

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "