«Пришестя» частинки Бога: довгі роки очікувань, бурхливі овації відкриття і перспективи подальших досліджень

1. Про фізику елементарних частинок на пальцях
2. Історія пошуків бозона Хіггса
3. Те, що не створено Богом
4. Власне про останні результати досліджень
5. Овації, захват, сльози і нові надії
6. Дякую всім, всі за роботу
7. Что будет дальше? думки фахівців
8. Післямова автора

У середу, 4 липня 2012 року в Європейському центрі ядерних досліджень на довгоочікуваному семінарі було оголошено про відкриття нової фундаментальної частинки - бозона, який претендує на роль хиггсовских частки. «Ця частка дуже схожа за своїми властивостями на бозон Хіггса, але за деякими параметрами вона не зовсім точно відповідає очікуваному ... Це може бути не частинка Хіггса Стандартної моделі, а схожа на неї частка», - заявив офіційний представник колаборації CMS Джо Інкандела.

Фізики Європейської організації ядерних досліджень (ЦЕРН) вранці в середу підвели підсумки півсторічних пошуків бозона Хіггса, повідомивши про нові результати, отримані на Великому адронному колайдері. Але перш ніж говорити про результати досліджень пояснимо коротко на пальцях суть проблеми.

Про фізику елементарних частинок на пальцях

Розповісти про те, що не можна не те щоб побачити неозброєним поглядом, але навіть уявити собі, - немислимо важко. Тут не обійтися без всяких аналогій і спрощень. І тим не менше, основну ідею можна викласти так.

Якщо в хімії є своя система, яка називається Періодичної і пріоритет відкриття якої належить Д. І. Менделєєва, то у фізиці елементарних частинок є своя Стандартна модель, яка описує весь світ елементарних частинок і їх взаємодій, яких налічується три:

• електромагнітне,
• сильне і
• слабке.

Стандартна модель всім хороша і багаторазово експериментально підтверджена. Але одна заминка не давала спокою вченим: виходило, що у квантів слабкої взаємодії маса є, а у квантів електромагнітної взаємодії - немає. І ось, в 1964 році британець Пітер Хіггс припустив існування особливого поля, яке присутнє у всьому Всесвіті. Це поле не впливає на електромагнітні хвилі: світло, радіо, гамма-випромінювання - оскільки ніяк не взаємодіє з ними. У свою чергу, інші частинки гальмуються в цьому полі, причому при прискоренні частинок його протидія зростає.

Даний процес можна проілюструвати за допомогою пінопластових пакувальних «черв'ячків». Якщо їх розсипати на гладенькій підлозі, і подути з пилососа, вони легко розлетяться в різних напрямках. Але варто вилити на підлогу воду - і характер їх руху зміниться.

Згідно з принципами Стандартної моделі, в момент народження Всесвіту після Великого вибуху частинки набули масу під дією хиггсовских поля, сформованого бозона Хіггса. Без цього поля не могло б відбутися утворення атомів, а частинки, що не мають масу, просто розлетілися б по космічному простору. Відповідно до теорії, невловимі бозони Хіггса існують всюди. Через поле Хіггса, що заповнює простір Всесвіту, проходять абсолютно всі частинки, з яких будуються атоми, молекули, тканини і цілі живі організми.

Елементарною частинкою цього всепроникного поля і повинен бути цей самий бозон Хіггса. Якщо він знайдений, то це означає, що Стандартна модель, в загальному, вірна і з розряду гіпотетичних теорій переходить в розряд теорій, строго обгрунтованих експериментально.

І ніяких «дивних Всесвітів», паралельних світів та інших дивовижних речей очікувати, в общем-то, не доводиться.

Але з іншого боку - саме завдяки їй Всесвіт настільки надійна, що дозволяє в ній утворитися життя, в тому числі розумною.

Очевидно, схожі міркування підштовхнули редакторів, які готували до випуску книгу нобелівського лауреата Леона Ледермана «The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?». Вважається, що автор хотів через її невловимості назвати частку «проклятої» - goddamn, але в підсумку вибрали версію «the God particle» - тобто «частка бога» - саме тому, що наявність такої частки і визначає вигляд нашого Всесвіту.

Історія пошуків бозона Хіггса

Бозон Хіггса - останній відсутній елемент сучасної теорії елементарних частинок, так званої Стандартної моделі, яка поєднує всі види взаємодій, крім гравітаційної - сильне (зв'язує кварки в протонах і нейтронах), слабку (взаємодія між електронами і нейтрино) і електромагнітне.

Про факт існування бозона Хіггса, який відповідає за масу елементарних частинок, вперше висловив припущення англійський фізик Пітер Хіггс в 1960-і роки.

Сьогодні, Пітер Хіггс - почесний професор Единбурзького університету. 48 років тому він і ввів поняття бозон - основний цеглинка в будівництві Всесвіту, який і відповідає за її масу. Сталося це під час гірської прогулянки в районі Единбурга. Повернувшись в лабораторію, Хіггс заявив, що у нього виникла «грандіозна ідея», яку потрібно довести. Великого адронного коллаедера тоді не було. Вчений чекав, коли з'явиться практична можливість виявити «теоретичну частку». Тобто чекав, коли буде доведена спроможність його теорії.

Мал. 1. Пристрій матерії згідно зі Стандартною моделлю.

Виявити бозон Хіггса до теперішнього моменту не вдавалося, хоча цим займалися і продовжують займатися вчені багатьох країн.

Якщо бозон Хіггса не був би виявлений, то це довело б обмеженість Стандартної моделі. В результаті виникне необхідність пошуку альтернативної теорії походження маси відповідно до так званої нової фізикою.

Теорія не дозволяє точно встановити масу бозона, тому для його виявлення вчені вдалися до методу експерименту. Маси часток фізики вимірюють в одиницях енергії - електронвольтах. Значення маси в 100 гігаелектронвольт (ГеВ) приблизно в 107 разів більше маси протона.

Згідно з теоретичними передбаченнями, бозон Хіггса розпадається відразу ж після народження на різні частки. Одним із способів ( «каналів») такого розпаду може бути розпад на два Z-бозона, чотири лептона (електрона або мюона), на два гамма-кванта. Тому в експериментах реєструються частки - продукти розпаду бозона Хіггса, і вже по ним відновлюється картина того, що сталося.

Перші серйозні спроби відловити бозон Хіггса були зроблені на рубежі ХХ і ХХІ століть на Великому електронно-позитронного коллайдера (Large Electron-Positron Collider, LEP) в Європейській організації ядерних досліджень (ЦЕРН).

В результаті численних експериментів на прискорювачі LEP був встановлений нижній поріг маси бозона Хіггса - 114,4 гігаелектронвольт. Експерименти LEP були завершені в 2001 році.

Наступні цикли пошуків проводили на колайдері Теватрон (Tevatron), побудованому в 1983 році в Лабораторії імені Фермі (Fermilab), в штаті Іллінойс, США. Енергія зіткнень в ньому становила близько 2 тераелектронвольт.

У 2004 році експериментальним методом на Теватроні була встановлена ​​верхня межа маси частинки Хіггса - 251 гігаелектронвольт, а нижня - 114 гігаелектронвольт. У листопаді 2011 року цифри були скориговані: 141 і 115 гігаелектронвольт відповідно.

Остаточні результати Теватрона, який завершив свою роботу восени 2011 року, показали, що маса бозона Хіггса знаходиться в інтервалі від 115 до 135 гігаелектронвольт.

Вчені розраховували, що знайти частку (або переконатися в тому, що її не існує) дозволять експерименти на Великому адронному колайдері (Large Hadron Collider - LHC), створеному вченими з багатьох країн на майданчику ЦЕРН в передмісті Женеви (Швейцарія). Він є найбільшим в історії прискорювачем елементарних частинок і призначений для отримання принципово нових даних про природу матерії і фундаментальні фізичні закони.

Однією з головних цілей експериментів на Великому адронному колайдері (ВАК) - пошук доказів існування бозона Хіггса.

На цьому прискорювачі вчені зіштовхують розігнані до швидкості світла протони, а потім стежать за результатами - частинками і випромінюванням, які породжує зіткнення.

Мал. 2. Принцип роботи Великого адронного коллайдера.

Лівні частинок і випромінювання, що виникають при зіткненнях, фіксують чотири спеціалізовані детектори - два великих (ATLAS і CMS) і два середніх (ALICE і LHCb), які розташовані в точках перетину пучків.

Чим вище енергія протонів, тим більше шансів виявити сліди цікавих для фізиків процесів, зокрема, народження бозона Хіггса. На Великому адронному колайдері пошуками бозона Хіггса незалежно один від одного займаються дві групи вчених, що працюють на детекторах ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) і CMS (Compact Muon Solenoid).

У 2010 році першими позитивними результатами роботи коллайдера стало народження чотирьох нестійких елементарних частинок - мюонів (нестійкі елементарні частинки з негативним електричним зарядом), що утворилися в результаті зіткнення протонів.

Фізики припустили, що в ланцюжку перетворень від протонів до мюонів проміжною ланкою міг бути невловимий бозон Хіггса. Надалі фізики не зуміли повторити успішний експеримент з отримання мюонів.

Для «упіймання» бозона Хіггса коллайдер повинен набрати достатньо велику інтегральну (накопичену) світність, тобто накопичити достатньо багато даних про зіткнення частинок в прискорювачі. Раніше фізики заявляли, що поріг, за яким коллайдер почне «відчувати» бозон Хіггса, знаходиться на рівні п'яти зворотних фемтобарн. П'ять зворотних фемтобарн відповідають приблизно 350 квадрильйонів зіткнень протонів.

Цей поріг був досягнутий в жовтні 2011 року і до кінця протонного сеансу інтегральна світність на детекторі ATLAS і детекторі CMS досягла вже 5,7 і 5,5 фемтобарнів.

У жовтні 2011 року ЗМІ повідомили, що згідно з завершився дослідженням групи учених Фізичного інституту ім. П.Н. Лебедєва РАН, Інституту теоретичної фізики ім. Л.Д. Ландау РАН і Кельнського університету, спектральний індекс космологічних збурень узгоджується зі спостереженнями, якщо хиггсовских маса лежить в інтервалі від 136 до 185 гігаелектронвольт, в межах якого передбачається відкриття хиггсовских частки на детекторі ATLAS. Обидві межі цього інтервалу визначені з експериментальних даних супутника WMAP, а не з чисто теоретичних обмежень.

Спираючись на дані, зібрані супутником WMAP, фізики вивчили спектральні особливості реліктового випромінювання. У 2008 році один з учасників дослідницької групи Андрій Барвінський з Фізичного інституту ім. П.Н. Лебедєва припустив, що кордони вікна пошуку маси і інших параметрів бозона Хіггса можна значно звузити, вивчивши особливості фонового мікрохвильового випромінювання космосу, яке зберігає в собі «слід» подій в перші миті життя Всесвіту.

За розрахунками вчених,

розширення ранньому Всесвіті могло йти зовсім різними шляхами, в залежності від маси бозона Хіггса. Як відзначають дослідники, розширення матерії «відбилося» в реліктовому випромінюванні, що дозволяє оцінити правдоподібність того чи іншого сценарію Великого вибуху.

У грудні 2011 року групи вчених ATLAS і CMS заявили, що бачать деякі «натяки» на бозон Хіггса. Тоді фізики, що працюють на детекторі ATLAS, оголосили, що бачать деяке перевищення сигналу над фоном в інтервалі від 116 до 130 гігаелектронвольт. Статистична значимість такого перевищення біля значення 126 гігаелектронвольт становила 2,8 сигма, то є ймовірність випадкових флуктуацій (від лат. Fluctuatio - коливання) становить 1 до 144 (але для відкриття потрібно значення 5 сигма - 1 до 3,5 мільйона). Група, що працює на детекторі CMS, повідомила про ознаки існування бозона Хіггса в області мас між 115 і 127 гігаелектронвольт.

У червні 2012 року кількість зіткнень і щільність потоку протонів у Великому адронному колайдері були доведені до рівня, при якому в прискорювачі повинен народжуватися і розпадатися на інші частинки один бозон Хіггса в годину - якщо, звичайно, він існує.

В кінці червня 2012 року в блозі математика Пітера Войта (Peter Woit) з Колумбійського університету в Нью-Йорку (США) з'явилася інформація про параметри бозона Хіггса, нібито отриманих на двох головних детекторах колайдера - ATLAS і CMS.

Згідно з цими даними, аналіз всього обсягу даних, отриманих колайдером в 2011 і 2012 роках, вказує на існування бозона Хіггса з масою 124 гігаелектронвольт.

За даними інтернет-видання Nature News, маса виявленої частки становить близько 125 гігаелектронвольт, що близько до значень, представленим раніше. Рівні статистичної значущості нових результатів, отриманих на ATLAS і CMS, складають від 4,5 до 5 стандартних відхилень (сигма). Фізики говорять про «свідченнях» існування нової частинки, коли цей параметр досягає рівня 3 сигма.

Те, що не створено Богом

Відкриття бозона Хіггса - це одна з головних цілей, заради якої будувався грандіозний Великий адронний коллайдер (ВАК, або по англійськи - LHC). Це не просто найбільша машина, створена людиною, - гігантське кільце завдовжки майже 27 км, з 9300 магнітами, омиваються спочатку 10 000 тонн рідкого азоту, а потім і рідким гелієм. БАК - це унікальний об'єкт не тільки на Землі, але і в Сонячній системі, можливо, в галактиці і навіть в нашій частині Всесвіту. Зокрема, нутрощі коллайдера - це саме порожнє місце в нашій частині галактики. Ніякої космос не зрівняється з цією порожнечею: тиск там в 10 разів менше, ніж тиск повітря на Місяці, де, як відомо, повітря немає (точніше - майже немає).

Він же, з одного боку - найгарячіша місце в Галактиці: при зіткненні пучків частинок генерується температура в більш ніж в 250 000 разів більше, ніж в середині Сонця, а це - понад 4 * 1012 градусів. Що вже там якісь хирляві атомні або водневі бомби ... Одне щастя, що ця температура реалізується в такому малому обсязі, що і уявити його неможливо. І при цьому, щоб реєструвати результати цих мікровзривов детектори колайдера охолоджені до температури мінус 271,3 градуса Цельсія - такого холоду немає у відкритому космосі навіть між зірок, і при такій температурі електричний струм, одного разу запущений в ланцюг, рухається в ній нескінченно.

Щоб можна було організувати ці сверхгорячей вибухи, довелося розігнати частинки до найвищих швидкостей - 99,9999991% від швидкості світла. А щоб обробити весь фантастичний обсяг інформації, треба було побудувати унікальну Мережа, яка аналізує інформацію, що не вміститься і на 1 700 000 подвійних DVD, а саме, ємністю 15 млн гігабайт на рік. Мережа розподіляє роботу по різним центрам обробки інформації в усьому світі.

Над цим фантастичним проектом працювали і працюють вчені, інженери та робітники більш ніж з 100 країн світу. Всього в проекті зайнято більше 10 000 чоловік.

Росіянину, очевидно, буде цікаво дізнатися, що у всіх основних детекторах використовуються вироби, створені російськими вченими більш ніж з десятка науково-дослідних установ і виробництв. Росіяни виготовляють калориметри, трекінг-детектори, вироби точної механіки, важкі установки.

За різними даними, безпосередньо в проекті працює 700 російських фахівців, а обсяг замовлень на виготовлення деталей перевищує $ 120 млн. Одних тільки датчиків-кристалів завод «Північний кристал» в кооперації з Курчатовським інститутом в Апатитах зробив більше 12 000 штук. По суті - це і є «детектори бога», за допомогою яких і ловлять бозон Хіггса.

Власне про останні результати досліджень

Свіжі експериментальні дані представили Джо Інкандела (Joe Incandela) з колаборації CMS і Фабіола Джанотті (Fabiola Gianotti) з ATLAS. Обидві колаборації, нагадаємо, аналізують результати зіткнень протонів на Великому адронному колайдері.

Суть презентацій зводиться до того, що фізики виявили нову важку фундаментальну частку в області мас і деяких інших параметрів, допустимої для бозона Хіггса з Стандартної моделі. За даними CMS, маса знайденого бозона становить 125,3 ± 0,6 ГеВ, а ATLAS дає трохи вищу оцінку - ≈126,5 ГеВ.

Пошук проводився по декількох каналах розпаду, які теорія прогнозує для хиггсовских частки.

Найбільший інтерес з експериментальної точки зору представляють п'ять таких каналів:

• розпади на пару фотонів γ,
• розпади на пару W- або Z-бозонів,
• тау-лептонів або пару «b-кварк - b-антікварк».

Оскільки продукти розпаду шуканого бозона можуть народжуватися і в якихось фонових процесах, вченим доводиться набирати велику статистику і будувати розподілу числа зареєстрованих подій за масою. Домінувати в цих розподілах будуть фонові події, але якщо серед усіх пар гамма-гвантов (або Z-бозонів, тау-лептонів і так далі) дійсно зустрічаються ті, джерелом яких був бозон Хіггса, вони кожен раз даватимуть маси, близькі до одного значення . Тоді на розподілі в районі цього значення виявиться надлишок подій - невеликий пік, сигнал.

Варто також розповісти про те, що сигнал в сучасних дослідженнях виділяють «сліпим методом», навмисно приховуючи найцікавіший діапазон даних (в нашому випадку - область мас в околиці 126 ГеВ). Іншими словами,

фахівці, зайняті обробкою інформації, встановлюють критерії відбору та аналізу подій і моделюють фон, орієнтуючись лише на малолюбопитние ділянки розподілів. Прихована область стає доступною тільки після затвердження оптимальної методики обробки, внаслідок чого практично виключається вплив необ'єктивності експериментатора і його природного бажання зробити сигнал більш «чистим», спрацювати на результат.

Мал. 3. Статистична значимість сигналів, зареєстрованих CMS (зверху) і ATLAS.

Розглядаючи згадані варіанти розпадів окремо, пан Інкандела зазначив, що в каналах γγ і ZZ спостерігаються явні перевищення числа зареєстрованих подій над фоном зі статистичної значимістю в 4,1 і 3,2 стандартного відхилення. Якщо дані за цими розпадів, найбільш зручним для дослідження на Великому адронному колайдері, об'єднати, можна отримати значимість в 5,0σ, достатню для оголошення про відкриття і гарантує, що ймовірність випадкової флуктуації фону, яка імітувала б настільки сильні сигнали, становить менше 10 6.

«Ми бачимо в наших даних ясні свідчення існування нової частинки, з рівнем значимості 5 сигма (рівень відкриття - ред.), З масою близько 126 гігаелектронвольт», - сказала Джіанотті, чиї слова наводяться в релізі колаборації.

«Ми спостерігаємо новий бозон з масою близько 125 гігаелектронвольт на рівні статистичної значущості 4,9 сигма», - заявив Інкандела, виступаючи на семінарі в ЦЕРНі.

У каналі WW сигнал не зміщувати по осі мас, але стає менш помітним (1,5σ), а в каналах «b - анти-b» і тау-антітау виділити щось істотне вже не вдається.

В результаті статистична значимість, розрахована по всіх каналах, падає до 4,9σ.

Дані ATLAS в цілому сходяться з інформацією CMS і в разі об'єднання каналів γγ і ZZ також дають статистичну значущість в 5,0σ. При цьому очікування ATLAS і CMS, що цікаво, розходилися: відмінності легко простежуються на графіках вище, де експериментальними даними відповідають суцільні лінії, а теоретичного передбачення для бозона Хіггса з Стандартної моделі, яка обчислюється з урахуванням зібраного обсягу інформації і конкретних методик її обробки, - пунктирні. Добре видно, що колаборації CMS «не пощастило», оскільки вона розраховувала на 5,9σ, а отримала помітно менше. ATLAS ж, навпаки, очікувала всього 4,6σ.

Ці відмінності відбилися на оцінках співвідношення експериментального і розрахункового перетинів народження хіггсовского бозона. Хоча обидва співвідношення близькі до одиниці (тобто свідчать на користь того, що виявлена ​​частка є саме Стандартний хіггсовський бозон), оцінка ATLAS - 1,2 ± 0,3 - лежить вище, ніж оцінка CMS (0,80 ± 0,22 ).

У найближчі місяці фізики будуть уточнювати представлені дані і властивості нової частинки, з'ясовуючи, наскільки вона близька до хиггсовских з Стандартної моделі. Вже зараз можна відзначити одне порівняно серйозне відхилення від загальноприйнятої теорії:

сигнал, зареєстрований ATLAS і CMS в каналі γγ, виявився несподівано сильним.

Мал. 4. Згадані вище співвідношення перетинів народження хіггсовского бозона. Видно, що ATLAS дає більш високі оцінки, а сигнал в каналі γγ виділяється на тлі інших.

Овації, захват, сльози і нові надії

Глава ЦЕРНу Рольф Хойер, відкриваючи семінар, пожартував, що призабув, з приводу якої частки в цьому приміщенні зібралися всі ці люди, але впевнений, що представники колаборацій нагадають йому.

Однак і Джо Інкандела з CMS, і Фабіола Джіанотті з ATLAS, кажучи про свої результати, практично жодного разу не сказали найголовніше слово, якого чекали слухачі в залі і по всьому світу.

Колаборація ATLAS, результат якої виявився на десяту частку стандартного відхилення краще, ніж у «конкурентів», в своїй заяві наголосила, що, хоча маса нового бозона добре узгоджується з прогнозами теорії, а сама частка «з'явилася» в прогнозованих каналах пошуку, її властивості все ще потрібно ретельно вивчити і зіставити з відомими характеристиками бозона Хіггса.

Перш за все йдеться про спині - власному моменті імпульсу частинки, однією з її головних характеристик. Якщо спін нового бозона буде дорівнює нулю, то перед нами бозон Хіггса Стандартної моделі.

Інша можливість, яку багато вчених вважають куди більш цікавою, - це спін, рівний двом, який робить знайдений бозон абсолютно нової і екзотичної часткою.

«Як проста людина, я міг би сказати - ми зловили" Його ». Як учений, я повинен сказати - хто цей« він »? Ми виявили бозон, тепер нам потрібно зрозуміти, чи відповідають його властивості властивостям бозона Хіггса Стандартної моделі", - уклав Хойер.

«Я б сказав, що так, напевно, ми зловили якийсь бозон Хіггса, але поки це ще не Той Самий Бозон Хіггса, який передбачає Стандартна модель», - додав глава ЦЕРНу.

Офіційний висновок про існування нового фундаментального бозона було зустрінуте бурхливими оваціями на семінарі. Це не передати словами, це треба бачити!

Як зазначив на семінарі хтось із фізиків-теоретиків,

«Дуже приємно бути на семінарі з фізики, оплески на якому більше підходять для футбольного матчу».

Інтерес до таємничої частинки об'єднав «фізиків» і «ліриків» по ​​всьому світу:

семінар транслювався в прямому ефірі на головній конференції року по фізиці елементарних частинок ICHEP 2012 у Мельбурні і безлічі інститутів по всьому світу, в тому числі і в Росії, а також на сайті ЦЕРНу. Текстові трансляції та твіт-репортажі виступів вели десятки блогерів.

Глядачі, які хотіли особисто бути присутнім на оголошенні результатів, займали чергу біля дверей залу ЦЕРНу в Женеві вже опівночі і розважалися тим, що придумували найрізноманітніші позначення для сплеску загального інтересу до фізики частинок. Вже з початку семінару слова «CERN» і «God Particle» ( «частка Бога»), а також хештег #Higgs вийшли в глобальні тренди Twitter, а слово «Хіггса» - в російські тренди.

Почесними гостями семінару стали четверо з шести фізиків, «подарували» світу бозон Хіггса як ідею, - Франсуа Англер, Пітер Хіггс, Джеральд Гуральник і Карл Хаген.

«Я вітаю всіх, хто зробив внесок в це неймовірне досягнення. Для мене неймовірно бачити, що це сталося при моєму житті », - сказав Хіггс в кінці семінару.

«Я навіть і не сподівався, що доживу до цього дня. Адже, на самому початку шляху, майже півстоліття тому, ми навіть не знали де "його" шукати. Зараз, же я дивлюся в майбутнє, в наступну еру. Вона настане, коли ми знову вийдемо за рамки існуючої зараз Стандартної моделі. Тоді наука розбереться і з темною матерією і з космологією і багато всього ще станеться ", - упевнений Пітер Хіггс.

Свої емоції сьогодні він не стримував - плакав.

Франсуа Англер підкреслив, що «повний захоплення працями вчених ЦЕРНу» і висловив жаль, що його друг і співавтор, Роберт Браут, який помер у травні 2011 року, не бачив цієї «чудової» презентації.

«Дуже здорово бачити, що та ідея, теорія, над якою ми працювали 50 років тому, зараз так актуальна», - зазначив Джеральд Гуральник.

Як і слід було очікувати, всіх присутніх цікавило, чи не стане виявлення «бозона, схожого на бозон Хіггса» формулюванням для наступної Нобелівської премії з фізики. Глава ЦЕРНу у відповідь на питання про це жартами, сказавши, що «навряд чи думка Хойера тут щось значить».

Цікаво, що семінар дивилися і в південнонімецькому місті Ліндау, на традиційній зустрічі нобелівських лауреатів з молодими вченими. Один з Нобеліати, директор інституту теоретичної фізики Кавлі при Університеті штату Каліфорнія в Санта Барбарі (США) Девід Гросс (David Gross), один з творців теорії струн, у відповідь на аналогічне питання РІА Новини заявив, що в ЦЕРНі взагалі тисячі потенційних нобелівських лауреатів.

Слід пам'ятати, що фізика - наука точна! Вчені не виключають ймовірність помилки. Навіть жартували з цього приводу. Деякі з російських вчених, а їх в проекті сотні, вже оцінили ймовірність помилки.

«Статистична достовірність цієї події відповідає, як кажуть фізики, рівню п'ять сигма. Тобто з ймовірністю 99 кома чотири знака після коми відсотка ми можемо в даний час сказати, що бозон Хіггса існує ».

До речі, вчені часто вдаються до аналогій, адже деякі їх висновки - це формули на папері, у яких навіть немає назв.

Ось, наприклад, як описав сьогоднішню подію фізик Філіп Гіббс:

«Якщо щось плаває в ставку і крякає як качка, мабуть, небезпідставно вважати це качкою, особливо коли ти очікував виявити качку. Подальші спостереження просто покажуть нам, якого виду ця качка ».

Мал. 5.

Багато в чому через складність сучасної фізики і відсутності понять і народжуються страхи, пов'язані з бозоном Хіггса і адронним колайдером. Найпоширеніший з них - зникнення Землі, яку затягне штучно отримана «божественна частинка».

У відповідь на це, фахівці ЦЕРНу не тільки заспокоюють, але і нагадують: через два роки прискорювач запрацює на повну потужність, для того щоб підвищити точність вимірювань. Хтось бачить у цьому аналогію з відкриттям ланцюгової ядерної реакції і бомбардуванням Хіросіми.

Ну, а фізики, кажуть, що зможуть довести існування паралельних вимірів. Вирішуються передбачити можливість подорожей у часі. Саме воно і покаже, хто з провісників ближче до правди.

Зараз же, ми, цілком можливо, стародавні греки, яким хтось намагається розповісти про великому адронному колайдері.

Глава ЦЕРНу Рольф Хойер, підбиваючи підсумки більш ніж двогодинного семінару, зазначив, що представлений результат став можливий тільки завдяки екстраординарним зусиллям вчених, що працюють в колабораціях, фахівців, які обслуговують прискорювач і всі технічні системи, і всього глобального наукового співтовариства.

«У нас є відкриття. Треба прямо це сказати - у нас є відкриття, ми спостерігали нову частинку, яка відповідає бозону Хіггса. Якому саме бозон Хіггса? Це питання залишається відкритим. Це історичний момент, але ми лише на початку шляху. Попереду дуже багато роботи », - сказав Хойер.

Дякую всім, всі за роботу

Спеціально для двох колаборацій, які примудрилися «зловити» нову частинку трохи раніше, ніж очікувалося, керівництво ЦЕРНу прийняло рішення «вичавити» з прискорювача, який в кінці 2012 року повинен був піти на 20-місячні «канікули» для техобслуговування та апгрейда до більш високих енергій пучків, ще 2-3 місяці роботи. За час, що залишився фізики сподіваються принаймні почати розбиратися, наскільки їх «улов» близький до визначення бозона Хіггса Стандартної моделі.

«Дуже добре, що ми бачимо сигнали частки, яка може бути бозоном Хіггса, саме в районі маси в 125 гігаелектронвольт, тому що в цій області ми можемо спостерігати дуже багато подій. Так що спасибі тобі, природа! », - пожартувала Джіанотті на семінарі.

Сама представниця ATLAS на прес-конференції зізналася, що їй найбільше цікавий розклад, при якому нова частинка дійсно виявилася б бозоном Хіггса, але не таким, який передбачає Стандартна модель.

Її колега, Джо Інкандела, підкреслив, що як експериментатори вчені намагаються в своїй роботі уникати будь-яких упереджень і готові працювати з будь-яким варіантом розвитку подій.

«Ми знаємо, що ця історія ще не закінчена. Є ще темна матерія, є безліч питань, на які ми зараз не можемо відповісти. Це, звичайно, дуже важливо, що, можливо, ми коли-небудь зможемо відповісти на питання про те, звідки береться маса частинок, але є ще багато інших питань », - сказав учений.

«Чим складніше і в якомусь сенсі дивніше виявиться результат, тим, можливо, цікавіше, але навіть простий розклад сам по собі дуже цікавий», - додав Інкандела.

Что будет дальше? думки фахівців

Остаточний вердикт про те, чи є відкрита на Великому адронному колайдері нова частинка бозоном Хіггса, можливо, буде зроблений лише через кілька років, повідомив РІА Новини завідувач відділом експериментальної фізики високих енергій Науково-дослідного інституту ядерної фізики імені Скобельцина МГУ Едуард Боос.

«Сьогодні відбулася велика подія в історії не тільки фізики, а й природознавства в цілому», - прокоментував вчений офіційне повідомлення про відкриття нової частинки.

Він зазначив, що тепер потрібно отримати нові дані про властивості частинки, зокрема, виміряти її квантові числа - спін і парність.

«Це критично важливо», - підкреслив Боос.

За его словами,

«До кінця року очікується потроєння статистики, і якісь (додаткові) відповіді будуть отримані».

«Потрібно буде далі працювати, зокрема, створювати нові прискорювачі для вимірювань властивостей (нової) частки з високою точністю - наприклад, лінійний коллайдер, який зараз обговорюється», - сказав Боос.

На питання агентства, чи означає це, що для остаточного «закриття» питання про існування бозона Хіггса підуть роки, вчений відповів, що «можливо, так і вийде».

«Але буде дуже цікаво, якщо з'ясується, що якісь властивості нової частинки не відповідають властивостям бозона Хіггса Стандартної моделі. Тоді буде зрозуміло, в яких напрямках вести подальші роботи », - сказав Боос.

Новий бозон, який по ряду властивостей відповідає бозону Хіггса, може виявитися лише першим з ряду таких частинок - ця можливість передбачена теорією суперсиметрії, заявив лауреат Нобелівської премії 1984 року по фізиці, екс-гендиректор Європейської організації ядерних досліджень (ЦЕРН) Карло Руббіа.

«Теорія суперсиметрії (в мінімальному варіанті - прим. Автора), якщо вона вірна, передбачає існування п'яти бозонів Хіггса, тому те, що ми виявили, може бути не тим самим бозоном Хіггса, а всього лише першим з них», - сказав Руббіа в Під час дискусії на традиційній зустрічі нобелівських лауреатів з молодими вченими.

Теорія суперсиметрії (SUSY) передбачає, що у всіх відомих елементарних частинок існують «двійники» - суперсиметричні частинки, які «народилися» разом зі «звичайними» частинками в момент Великого вибуху. Потім суперсиметричні частинки стали набагато важче звичайного речовини і розпалися, а їх «залишки» утворили «темну матерію», з якої майже на чверть складається Всесвіт.

Як вважають експерти, подальше вивчення суперсиметричних частинок можливо на коллайдерах нового типу - лінійних.

В даний час існують два великих пост-Баковський проекту.

• Це Міжнародний електрон-позитронний лінійний коллайдер (ILC, International Linear Collider), в створенні якого вже зараз беруть участь майже 300 лабораторій і університетів по всьому світу. ILC повинен буде детально досліджувати властивості бозона Хіггса, якщо останній буде відкритий за допомогою ВАКу. Вартість проекту оцінюється в десять мільярдів євро.
• Конкурент ILC - проект Компактного лінійного коллайдера (CLIC, Compact Linear Collider). При тих же лінійних розмірах він обіцяє дати в шість разів більшу енергію частинок (3 тераелектронвольта проти 500 гігаелектронвольт).

Директор Інституту теоретичної фізики Кавлі при університеті штату Каліфорнія в Санта Барбарі (США), нобелівський лауреат Девід Гросс (David Gross), відповідаючи на питання про те, якою буде доля лінійних коллайдеров ILC і CLIC, зазначив, що обидва ці проекти є унікальними за своїми можливостями , і Великий адронний коллайдер навіть з урахуванням його модернізації в майбутньому не зможе дати такі результати.

«Це електрон-позитронна машина, вона дає дуже чистий результат. З плином часу Великий адронний коллайдер буде модернізуватися, його команда буде набувати нового досвіду, але таких даних він все одно не зможе отримати », - сказав Гросс.

Післямова автора

Така пильна увага до даного відкриття автора статті - Філіппова Юрія не випадково. Автор присвятив дослідженням фізики бозонів Хіггса 9 років свого життя. Якщо бути більш конкретним, то дослідження були присвячені взаємодій бозонів Хіггса в Мінімальною суперсиметричних Стандартної моделі, підсумкові результати яких були представлені в дисертації Петльові ефекти у взаємодіях бозонів Хіггса в Мінімальною суперсиметричних стандартної моделі . Автор успішно захистив роботу в НДІ ім. Д.В. Скобельцина Московського державного університету ім. М.В. Ломоносова. Науковий керівник - професор А. А. Бірюков (СамГУ, завідувач кафедри загальної та теоретичної фізики).

Дослідження даних взаємодій на експерименті зможуть бути реалізовані лише на лінійних коллайдерах (про що вже говорилося раніше). І це буде вже наступний етап досліджень у фізиці бозонів Хіггса.

У зв'язку зі сказаним,

хочу привітати всіх фахівців з фізики частинок з цією знаменною подією
і побажати їм творчих успіхів! І, звичайно, нових відкриттів!

Думаю, історія c бозоном Хіггса отримає нетривіальне розвиток і нас чекає ще багато цікавого.