Подтвердят ли физики существование бозона Хиггса?

14.07.2013, Илья Хель 19

4 июля 2012 года физики объявили о прорыве — открыта субатомная частица, соответствующая по характеристикам бозону Хиггса. Используя данные с двух экспериментов Большого адронного коллайдера — CMS и ATLAS — ученые обнаружили частицу с энергией, соответствующей теории.

Коллайдер

«Мы наблюдаем новый бозон», — провозгласил Джо Инкандела, ведущий физик CMS, под звук аплодисментов на специальном собрании в Женеве. Найден ли последний кусочек головоломки под названием Стандартная модель? Станет ли открытие началом конца физики такой, какой мы ее знаем?

Год спустя после этого исторического дня физики все еще пытаются охарактеризовать этот «новый бозон», и хотя он действительно выглядит как бозон Хиггса, можно ли считать квантовую охоту завершенной?

В лучших традициях физиков элементарных частиц, ученые до сих пор работают над этим.

«Вне всяких сомнений, мы выяснили, что это новая частица, и это бозон. Однако нам еще предстоит доказать, что это Хиггс», — сказал физик Полин Ганьон из CERN.

Погодите. Мы все еще ожидаем «подтверждения»?

Бозон Хиггса — это последний кусочек Стандартной модели — всеобъемлющей теории, которая описывает природу субатомных частиц в нашей Вселенной. Родившаяся в рамках теории, созданной командой физиков в 1960-х годов под предводительством Питера Хиггса, частица долгое время была в центре внимания мощнейших ускорителей частиц. В частности, 7,5 миллиарда евро было выделено на строительство БАК на франко-швейцарской границе специально для поиска неуловимого бозона.

Постоянное вкладывание времени, энергии и денег в поиск субатомной частицы породило самый сложный эксперимент в истории человечества, и все для того, чтобы понять одну из самых фундаментальных загадок в физике. Полагается, что бозон Хиггса — это «обменная частица», которая наделяет материю массой; без нее Вселенная, какой мы ее знаем, не существовала бы. Короче говоря, чтобы Стандартная модель была верной, бозон Хиггса просто обязан существовать. В ином случае, квантовая физика была бы неправильной и нас ждала бы революция в физике. Физики очень любят революции в физике, поэтому далеко не все ученые ликовали, когда объявили о находке бозона Хиггса. Многим было бы удобно, если бы хиггсова бозона не существовало.

С момента громкого анонса прошлого года, сложнейшая проблема характеризации частицы-кандидата держала физиков БАК в постоянном напряжении. Несмотря на то, что на энергетическом уровне, предсказанном для бозона Хиггса, существует бозон, он может быть и не хиггсовым. Некоторые физики поддерживают идею существования только одного типа бозона Хиггса, в то время как сторонники теории суперструн насчитывают по меньшей мере пять.

«Нашли ли мы нужный бозон, или только один из нескольких, предсказанных другими теориями? До сегодняшнего дня все указывало на то, что этот бозон принадлежит Стандартной модели», — комментирует Ганьон. — «Он выглядит, поет, пахнет и танцует, как бозон Хиггса».

И правда, почти сразу после обнаружения «нового бозона», физикам пришлось поработать над пониманием других физических характеристик частицы. Чтобы быть бозоном Хиггса, частица должна обладать нулевым спином и иметь положительную четность. Спин — это квантовая мера углового момента, а четность — мера того, как ведет себя зеркально отраженная частица. После анализа данных, количество которых в 2,5 раза превысило прошлогоднее, в марте физики объявили, что кандидат в хиггсы «не обладает спином и положительно четен». Пока все идет хорошо.

По мере анализа все идет к тому, что бозон действительно хиггсов. Однако некоторые физики не исключают возможности того, что природа водит их за нос, в то время как другие уверены, что мы никогда не сможем сказать, что Хиггс только один.

«Не уверен, что однажды кто-то скажет, что это бозон Хиггса из Стандартной модели», — говорит Билл Мюррей, координатор эксперимента ATLAS. — «Мы никогда не сможем сказать, что он один, потому что всегда может быть другой, настолько тяжелый, что вы его даже не сможете… сделать».

Вполне возможно, что даже БАК не в силах разогнать протоны до такой скорости и придать столько энергии, что в результате столкновения родится истинный бозон Хиггса.

Поэтому физики будут упорно трудиться, чтобы убедиться, что природа не играет с ними в хитрые игры и не портит чистоту результатов экспериментов.

«Вы никогда не сможете доказать, что что-то верно, вы можете только доказать, что это неверно», — говорит Мюррей. — «Все, что мы можем сделать, это исключить максимум альтернатив».

Что ж, еще много работы предстоит Международному линейному коллайдеру, который был представлен совсем недавно.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.