Открытие бозона Хиггса было триумфальным для Стандартной модели, которая предсказала, как частица образуется, ведет себя и распадается во время столкновений в Большом адронном коллайдере. На самом деле, Стандартная модель точно предсказала почти все, что нам нужно было.
Наблюдая за галактикой Млечный Путь, мы узнали, что на каждый кубический метр пространства, даже тот, который занят вашим стулом, есть небольшое количество материи — примерно в 50 масс протона, — проходящей через него в каждый отдельно взятый момент времени. Но в отличие от частиц, которые составляют вас и ваш стул, эта материя не взаимодействует с миром. Она не отражает свет, не излучается твердыми объектами, проходит сквозь стены. Эта загадочная субстанция получила название «темная материя».
Аномалия, обнаруженная на Большом адронном коллайдере, побудила ученых пересмотреть математическое описание связанной с экспериментами физики. Изучая две силы, которые отличаются в повседневной жизни, но объединяются при экстремальных условиях в коллайдере (напоминающих условия после рождения Вселенной), они упростили одно из описаний взаимодействий элементарных частиц. Новый подход позволяет сделать особые предсказания событий будущих экспериментов БАК и других коллайдеров, которые помогут выявить «новую физику» и частицы или процессы, которые еще только предстоит открыть.
В прошлом году CERN объявил об обнаружении новой элементарной частицы, бозона Хиггса. Но что, если на самом деле это не частица Хиггса, а просто похожая на нее? Возможно, она не одна такая. Расчеты показывают, что обнаруженная в прошлом году на ускорителе частиц CERN частица действительно является знаменитым бозоном Хиггса. Физики сходятся во мнении, что эксперименты CERN действительно нашли новую частицу, доселе невиданную. Однако международная команда ученых считает, что нет убедительных доказательств того, что эта частица — Хиггса.
Сообщество физиков тридцать лет искало и не нашло никаких доказательств того, что темная материя состоит из крошечных экзотических частиц. Физики-теоретики из Case Western Reserve University предложили ученым поискать кандидатов в привычном царстве Стандартной теории, которые, очевидно, будут более массивными.
Не так давно ученые заговорили о новой космологической модели, известной как «хиггсогенез» (Higgsogenesis). Документ с описанием новой модели был опубликован в журнале Physical Review Lettres. Термин «хиггсогенез» относится к первому появлению частиц Хиггса в ранней Вселенной, так же как бариогенез относится к появлению барионов (протонов и нейтронов) в первые моменты после Большого Взрыва. И хотя бариогенез — достаточно хорошо изученный процесс, хиггсогенез остается сугубо гипотетическим.
Открытие новой частицы учеными из Университета Уорвика поможет нам более глубоко понять сильное взаимодействие, фундаментальную силу природы, найденную в протонах в ядре атома. Новый тип мезона, Ds3* (2860)ˉ, был обнаружен при анализе данных, собранных детектором LHCb на Большом адронном коллайдере.
Нейтрино — одни из самых неуловимых и интересных субатомных частиц, которые ученые пытаются изучать. Лучшее понимание этих крохотных, слабо взаимодействующих частиц может открыть новые области науки и помочь нам понять природу Вселенной. Пара объектов, расположенных на расстоянии 800 километров друг от друга на среднем западе США, могут стать первым шагом в этом процессе. Спустя пять лет строительства эксперимент NOvA готов к изучению нейтрино, пока они пролетают эти 800 километров в мгновение ока.
У протонов есть постоянный спин, который является внутренним свойством частицы, подобно массе или заряду. Тем не менее «откуда берется спин» стало такой тайной, что ее назвали «кризисом спина протона». Изначально физики считали, что спин протона был суммой спинов трех составляющих его кварков. Но эксперимент 1987 года показал, что кварки могут составлять лишь небольшую часть спина протона, поднимая вопрос о том, где возникает остальная. Кварки внутри протона соединяются глюонами, поэтому ученые предположили, что, возможно, они способствуют появлению спина. Эта идея в настоящее время имеет поддержку ряда исследований, в ходе которых анализируются столкновения протонов на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, штат Нью-Йорк.
Астрофизики Калифорнийского университета в Сан-Диего измерили мельчайшие гравитационные искажения в поляризованном излучении ранней Вселенной и обнаружили, что эти древние микроволны могут стать важнейшим космологическим испытанием общей теории относительности Эйнштейна. У этих измерений есть потенциал сузить оценочную массу неуловимых субатомных частиц, известных как нейтрино.
«Физика за пределами Стандартной модели» охватывает теоретические разработки, которые должны объяснить недостатки Стандартной модели, например, происхождение массы, нейтринные колебания, асимметрию материи и антиматерии, природу темной энергии и темной материи, а также те места, в которых Стандартная модель не согласуется с ОТО: сингулярность Большого Взрыва и горизонт событий черной дыры.
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.
Что такое бозон Хиггса? И почему ученые бурно поприветствовали его открытие CERN в июле 2012 года? Почему ради него пришлось строить Большой адронный коллайдер? Дело в том, что физики полагали, что «выключение» бозона Хиггса — то есть частицы, отвечающей за массу материи — сделает возможным перемещения и путешествия со скоростью света. Ученый CERN Альберт де Роек сравнил открытие бозона Хиггса с открытием электричества, без которого мы не можем представить свою жизнь сегодня.
Первые космические лучи были открыты еще 100 лет назад, но их происхождение до сих пор остается великой тайной для физиков. Однако массивный телескоп в нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в антарктических льдах, сообщил об обнаружении 28 чрезвычайно высокоэнергетичных нейтрино, которые могли родиться в космических источниках. Два из них достигали энергии больше, чем 1 петаэлектронвольт (ПэВ), что в тысячи раз выше, чем максимальная энергия нейтрино, которую можно получить в ускорителе на Земле.
Модель атома Нильса Бора глазами художника. Как говорил Августин Блаженный, «я знаю, что такое время, пока не задумываюсь об этом». Примерно то же самое хотят сказать физики в отношении размера протона, который долгое время был хорошо известен. Однако новые измерения размера протона не соответствуют старым. И тут заверте…
Физика элементарных частиц — не такая популярная, как политика или сплетни о знаменитостях, но одному из ее представителей все же удалось собрать лавры. Речь идет, конечно, о бозоне Хиггса. 4 июля 2012 года команда CERN объявила, что нашла частицу, ради которой был построен Большой адронный коллайдер. Частица, дескать, точно соответствует ожиданиям физиков относительно хиггсовского бозона, или как его безграмотно окрестила пресса — «частицы бога». Бозон Хиггса отвечает за массу и будоражит умы. Что же это такое?
Частицы нейтрино, о которых косвенно упоминалось в заметке «10 самых странных вещей во Вселенной», бывают трех типов или, как говорят в тесном кругу физиков, ароматов: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Еще в 1958 году итальянский физик Бруно Понтекорво заметил, что никакой принцип, кроме закона сохранения лептонного числа, не запрещает нейтрино одного типа самопроизвольно превращаться в нейтрино иного типа. Возможно, это в том случае, если частица представляет собой квантово-механическую «смесь» других частиц. Другими словами, любое нейтрино можно представить состоящим из трех других.