Физикам ЦЕРН удалось обнаружить «частицу Бога»

Физикам ЦЕРН удалось обнаружить «частицу Бога»

Все факты указывает на то, что наиболее «разыскиваемая» частица была, наконец, найдена. Революционное открытие обещает перевести наше сознание сущности Вселенной на совершенно новый уровень — и позволит изучить структуру первоначальной материи в неведомых доселе деталях.

Команда ученых Большого Андронного Коллайдера объявила о положительных результатах своего поиска бозона Хиггса, ключевой, но неуловимой доселе частицы, на существовании которой основывается вся современная физика. Открытие было озвучено на долгожданном семинаре, который прошел 4 июля в ЦЕРН, Женева, Швейцария. Основываясь на огромном объеме информации, которую собрал БАК, лавине необычайных, но неполных слухов, и активности научного сообщества в преддверии семинара, были все основания полагать, что миру объявят о самом поразительном научном открытии нового XXI века. «Существует бозон Хиггса или нет, мы узнаем на этой неделе», говорил Карло Руббиа, физик и Нобелевский лауреат. Знаменитый ученый и СМИ оказались правы — бозон найден и мир физики ожидает революция.

Обнаружение бозона Хиггса венчает собой полвека усиленного поиска и один из величайших триумфов теоретической физики.

Что такое бозон Хиггса

«Облегчение — это одна из многочисленных эмоций, которую почувствуют люди», говорит теоретик и блоггер Мэтт Страсслер из университета Рутгерс, штат Нью-Джерси, США. «Также будет заметно и предчувствие: теперь можно заняться изучением штуковины».

Теория бозона Хиггса была предложена в 1964 году как часть обоснования стандартной модели, которая описывает то, как частицы и внешние силы взаимодействуют и влияют друг на друга. Данная модель является наиболее успешным теоретическим открытием в физике. Мало по малу, ученые описали и доказали поведение всех частиц, описанных в теории — кроме частицы Хиггса.

Это вызывало затруднения. Согласно стандартной модели, бозон Хиггса — это самая маленькая составляющая вездесущего поля Хиггса, чья роль состоит в присвоении другим частицам собственной массы. Не обладающие массой частицы, такие как фотоны, проскальзывают сквозь поле, как будто бы его и нет, в то время как обладающие массой частицы медленно проходят поле, как уставший после бега спортсмен. Как утверждает теория, без данного поля Хиггса не было бы материи.

Загвоздка состоит в том, что сама частица Хиггса подпадает под влияние данного механизма, поэтому физики долгое время не могли определить ее массу. Последние 15 лет, ученые пытались воссоздать таинственную частицу при помощи различных ускорителей частиц, сталкивая различные частицы друг с другом. Идея состояла в том, чтобы «встряхнуть» поле Хиггса и заставить бозон «выпасть» из него. Бозон быстро исчезает среди множества других частиц: ученые собирались искать останки бозона среди осколков частиц.

Критические данные

В декабре прошлого года, по результатам двух экспериментов по поиску бозона Хиггса в ЦЕРН, ученые сообщили о возможном обнаружении останков бозона массой примерно в 125 гигаэлектровольт, однако информации для обоснования своего открытия тогда не хватило. По правилам, объявить о своем открытии можно было лишь тогда, когда статистическое значение сигнала бозона равнялось бы 5 сигма, что означало бы, что шансы на неудачу равны одному к миллиону. Декабрьские сигналы равнялись 2 сигма.

С тех пор, исследователям ЦЕРН удалось собрать гораздо больше информации. В апреле, команда исследователей увеличила энергию, с которой сталкивались протоны с 7 тераэлектронвольт до 8 тераэлектронвольт, установив тем самым мировой рекорд. Как результат, в период между 5 апреля и 15 июня, в ходе двух экспериментов удалось собрать в два раза больше данных, чем за весь 2011 год. По мнению Гвидо Тонелли, бывшего главы ЦЕРН, данной информации вполне может хватить для заявления о том, что частица была найдена. Ученый-итальянец оказался прав, можно доставать из холодильника ледяное шампанское — обнаружение бозона Хиггса это знаковое событие для современной физики — ведь частица это не просто конечное открытие, это инструмент для дальнейших изысканий.

«Ученые общаются с природой. И она, наконец, ответила им на важный вопрос, вслед за которым уже нам придется отвечать на следующие вопросы», говорит Фрэнк Вилжек, физик-лауреат Нобелевской премии. «Самым интересным последствием открытия бозона, является шанс продолжить изучение поля Хиггса», добавляет Страсслер. Это открытие может также дать ответ на то, почему базовые частицы обладают разной массой.

Теория суперсимметрии

В простейшей возможной вселенной, по мнению физиков, все частицы должны обладать одинаковой массой, пока что-то — возможно поле Хиггса, либо иной фактор — не изменит данное значение.
Что еще удивительнее, теория утверждает, что масса частиц должна равняться значению, необходимому, при их столкновении, для образования черной дыры — однако, как мы видим, этого не происходит. Эта «дилемма иерархии», или вопрос о том как поддерживать массу частиц разной, является одной из самых серьезных пробелов стандартной модели, причем не одним. Данная теория также не может объяснить возникновение темной материи, составляющей 85% всей материи Вселенной, равно как затрудняется модель и в определении механизма гравитации. Знание массы бозона Хиггса поможет теории ответить на все вышеуказанные вопросы.

Другая теория-кандидат на знание ответов на все эти вопросы — теория суперсимметрии. Теория указывает на то, что каждая частица стандартной модели обладает более тяжелым суперпартнером, который ее уравновешивает. Самые легкие из данных частиц могут стать кандидатами на роль темной материи. Простейшая версия теории суперсимметрии указывает на то, что масса бозона Хиггса в 125 гигаэлектровольт может сделать суперпартнеров частиц слишком тяжелыми, что и объясняет их «невидимость» для БАК. Сегодня, знание точной массы бозона Хиггса поможет ученым ответить на все эти вопросы и расширить теорию стандартной модели.

«Самый главный вопрос для всех физиков-теоретиков это не сам факт существования бозона, а значение массы бозона Хиггса», говорит Хабард Хабер из Калифорнийского университета, Санта-Круз. «Если данные представленные в ЦЕРН не совпадут с теоретическими выкладками стандартной модели, тут и начнется вся игра».

Автор

Запись опубликована 4 Июль 2012 в разделе Новости