2014-04-04

Бозон Хіґса відкрито!

0.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.50 (1 голос)

Бозон Хіґса

Врешті-решт це сталося. Проект, за великим рахунком через який і споруджувався Великий адронний колайдер, увінчався успіхом. Мова йде про пошук останньої елементарної частки, наявність якої обґрунтована «Стандартною моделлю», позаяк існування якої так досі і не була експериментально підтверджене. І ось 4 липня в ЦЕРНі відбувся семінар, на якому були представлені останні результати експериментів ATLAS і CMS з пошуку часток Хіґса. Під час обох експериментів була виявлена ​​частинка з масою близько 125-126 ГеВ. Оприлюднені в Женеві результати експериментів на Великому адронному колайдері основані на даних, зібраних в 2011-2012 роки, причому аналіз даних 2012 року ще не закінчений.

Звичайно отримані результати поки ще попередні, проте абсолютно достовірні. Вчені переконані, що насправді відкрили нову частку. Більше того вони впевнені, що це бозон. Особливістю відкритого бозна є його маса – він найважчий з усіх досі знайдених.

Тепер вчені займуться більш детальним вивченням отриманих даних. Наступним етапом стане точне визначення природи виявленої частинки і її значення для розуміння природи нашого Всесвіту, що потребує чимало часу. Найімовірніше, що це той самий бозон Хіґса – останній відсутній компонент «Стандартної моделі». Проте можливо, що це щось ще більш екзотичне.

«Стандартна модель» описує всі відомі фундаментальні частинки, з яких складається наш видимий світ, і сили взаємодії між ними. Видимий світ становить лише 4 відсотки всієї матерії Всесвіту, решту 96 відсотків припадають на темну матерію. Науковці сподіваються, що бозон Хіґса може виявитися містком до розуміння природи темної матерії і походженням Всесвіту. 

Що таке бозон Хіґса

Бозон Хіґса – це теоретично передбачена елементарна частинка, елементарний бозон, квант поля Хіґса. За будовою, бозон Хіґса є скалярною часткою, тобто володіє нульовим спіном. Теорія його існування висунута Пітером Хіґсом в його фундаментальних статтях, що вийшли друком в 1964 році. В рамках «Стандартної моделі» бозон Хіґса відповідає за масу елементарних частинок.

У теорії, при мінімальній реалізації хіґівського механізму повинен виникати один нейтральний бозон Хіґса, в розширених моделях спонтанного порушення симетрії може виникнути декілька бозонів Хіґса різної маси, у тому числі і заряджені.

Втім, існують моделі, які не потребують введення бозона Хіґса для пояснення мас спостережуваних часток «Стандартної моделі».

Бозон Хіґса – остання до цього часу не знайдена частка Стандартної моделі. Частка Хіґса така важлива, що в заголовку книги нобелівського лауреата Леона Ледермана вона названа «Божою часткою», хоча сам Ледерман спочатку пропонував варіант «проклята частка», який редактор відкинув. Ця іронічна назва широко вживається засобами масової інформації.

Експерименти з пошуку й оцінки маси бозона Хіґса

Пошуки бозона Хіґса в Європейському центрі ядерних досліджень на Великому електрон-позитронному колайдері (LEP) (експеримент завершений в 2001 році, енергія 104 ГеВ на кожний пучок, тобто сумарна енергія пучків в системі центру мас 208 ГеВ) не увінчалися успіхом: було зафіксовано три події-кандидати на детекторі ALEPH при масі 114 ГеВ, два – на DELPHI і одна – на L3. Така кількість подій приблизно відповідала очікуваному рівню фону.

У 2004 році була проведена повторна обробка даних експерименту D0 за визначенням маси Т-кварка, що проводився на синхротроні Теватрон в Національній прискорювальній лабораторії ім. Енріко Фермі, в ході цієї обробки була отримана уточнена оцінка маси, що призвело до переоцінки верхньої межі маси бозона Хіґса до 251 ГеВ.

У 2010 році в ході експериментів на Теватроні дослідницькою групою DZero було виявлено 1-відсоткове відхилення результатів від теоретично передбачених «Стандартною моделлю». Незабаром було оголошено про те, що причиною розходження могло стати існування не одного, а п’яти бозонів Хіґса – в рамках теорії суперсиметрії можуть існувати заряджені позитивно і негативно, скалярні (легкий і важкий) і псевдоскалярні бозони. Очікується, що підтвердити або спростувати дану гіпотезу допоможуть експерименти на Великому адронному колайдері.

У липні 2011 року колаборації ATLAS і CMS виявили відхилення статистики в районі маси 130-150 ГеВ в результатах, представлених на конференції EPS-HEP'2011 в Греноблі, що можливо вказує на існування бозона Хіґса. Крім того, на тій же конференції був закритий (з 3%-м відхиленням), діапазон від 150 ГеВ до 400 ГеВ (за винятком невеликих вікон), де бозон Хіґса існувати не може.

У листопаді 2011 року колаборації ATLAS і CMS звузили інтервал мас можливого існування бозона до 114-141 ГеВ. Інтервал від 141 до 443 ГеВ був виключений з імовірністю 99% за винятком трьох вузьких вікон між 220 і 320 ГеВ.

13 грудня 2011 колаборації ATLAS і CMS представили попередні результати обробки даних 2011 року, основний висновок полягає в тому, що бозон Хіґса Стандартної моделі, якщо він існує, швидше за все, має масу в інтервалі 116-130 ГеВ за даними експерименту ATLAS, і 115 -127 ГеВ – за даними CMS. Обидва експерименти вказують на перевищення сигналу над фоном в цих інтервалах в різних передбачуваних каналах розпаду бозона Хіґса. Цікаво те, що кілька незалежних вимірювань вказують на область від 124 до 126 ГеВ.

2 липня 2012 колаборації D0 і КОР заявили, що за результатами аналізу даних прискорювача Теватрон є деякий надлишок, який може бути інтерпретований як такий, що викликаний бозоном Хіґса з масою в діапазоні 115-135 ГеВ.

За матеріалами: cern.ch, wikipedia.org.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus