22 октября 2020, четверг, 07:17
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

05 июля 2012, 09:25

Охота на бозон Хиггса. Что же нашли физики?

Прыжок в будущее

4 июля 2012 г. в ЦЕРНе состоялся открытый для прессы семинар, за онлайн-трасляцией которого следили сотни тысяч землян. Все ожидали объявления об обнаружении бозона Хиггса. Происходившее в ЦЕРНе не оставляло сомнений, что ученые уверены, что нашли то, что искали. "I think we have it! Do you agree?" ("Я думаю, что мы ее получили! Вы согласны?") - заключил директор лаборатории ЦЕРН Рольф Хойер под бурные аплодисменты присутствующих. Аплодировали и ученые, съехавшиеся на самую крупную в физике высоких энергий конференцию ICHEP2012 (International Conference on High Energy Physics) в Мельбурне. Кто-то из участников семинара даже плакал.  «Мы 28 лет шли к этому шагу, но основные открытия еще впереди», - так прокомментировал события 4 июля один из ветеранов охоты на бозон Хиггса. Не обошлось и без комизма. Так, наблюдательные зрители увидели, как директор ЦЕРНа в середине второго доклада отправлял смску, а буквально через минуту разослали релиз с цитатами выступающих на семинаре, которые еще не были произнесены. О том, что же было найдено и что предстоит найти читателям «Полит.ру» рассказывает докт. физ.-мат. наук, зав. лаборатории физики элементарных частиц Андрей Ростовцев. Желающие могут также ознакомиться со слайдами коллаборации CMS с семинара в ЦЕРНе.

По современным представлениям, весь материальный мир вокруг нас состоит из элементарных частиц. Из соображений симметрии теория запрещает этим частицам иметь массу. Однако из наблюдений мы знаем, что даже легкие электроны имеют ненулевую массу, не говоря уже о более тяжелых элементарных частицах.  Выход из этого затруднительного положения был предложен в 1964 году одновременно несколькими группами ученых-теоретиков, но чаще всего решение проблемы приобретения элементарными частицами массы связывается с именем шотландского ученого Питера Хиггса. Свою модель Питер Хиггс изложил в короткой оригинальной статье, которую он направил в редакцию престижного физического журнала Physics Letters.

Если коротко, модель Хиггса сводится к тому, что вакуум, в который погружен весь наш материальный мир, отнюдь не пуст, а наполнен вязким полем, с которым в свою очередь взаимодействуют изначально безмассовые элементарные частицы. Двигаясь сквозь это поле, они приобретают эффективную массу и эта масса тем больше, чем сильнее их взаимодействие с полем. Ответ редакции журнала автору статьи не заставил себя долго ждать и сводился к тому, что редакторы не усмотрели практических выводов из предложенной модели  и в публикации Питеру Хиггсу отказали.

Нисколько не отчаявшись, Питер Хиггс добавил к своей статье всего один короткий абзац, объясняющий, что у поля, существование которого он предположил, как и у всякого другого поля есть кванты, т.е. реальные частицы, рождение которых можно наблюдать на ускорителях. С такой поправкой статья П. Хиггса появилась в печати, а частица-квант поля, бозон Хиггса, получил его имя. С тех пор, вот уже почти полвека продолжается охота физиков-экспериментаторов на эту гипотетическую частицу. 

В теории предсказать массу самого бозона Хиггса невозможно, зато можно надежно предсказать другие его свойства, такие как вероятность рождения или вероятность распада его на другие частицы. К несчастью экспериментаторов, вероятность рождения бозонов Хиггса на ускорителях частиц оказалась чрезвычайно мала, и как позже выяснилось, масса Хиггсовской частицы слишком велика. Поэтому для обнаружения бозона Хиггса необходимо было построить ускоритель частиц, сталкивающий как можно больше частиц  с максимально возможной энергией. Таким ускорителем стал Большой адронный коллайдер, построенный в лаборатории ЦЕРН, расположенной рядом с Женевой на границе Швейцарии и Франции.

В результате столкновений протонов на Коллайдере  рождается множество разных частиц. Зачем они все нужны природе – никто не знает, но свойства абсолютного их большинства уже достаточно хорошо изучены. Среди всей этой разлетающейся от соударения протонов в разные стороны каши очень редко, но всё же попадаются и новые неизвестные частицы. Одна из них - (предположительно) бозон Хиггса. Непосредственно рождение бозона Хиггса наблюдать нельзя, зато его присутствие косвенно можно установить по его распаду на другие более легкие долгоживущие частицы, например, на два фотона или две пары лептонов. Именно эти два канала распада Хиггсовского бозона и были в первую очередь зарегистрированы в экспериментах CMS и ATLAS на Большом адронном коллайдере.

Трудность обнаружения следов бозона Хиггса на Коллайдере состоит в том, что фотоны и лептоны рождаются в столкновениях протонов и без всяких хиггсовских частиц. Комбинаторика перебора всех пар рожденных частиц даже в одном событии очень велика. Но, масса случайной пары частиц распределена случайным образом в очень широком диапазоне, зато правильная комбинация из распада реальной тяжелой частицы всегда будет иметь одно и то же значение массы. Поэтому на гладком комбинаторном фоновом спектре масс реальные частицы выглядят как сравнительно узкие пики. Экспериментаторы среди известных уже положений пиков от уже известных частиц пытаются разглядеть незначительный горбик на новом месте, связанный с рождением и распадом новой частицы.

Экспериментаторам на Большом адронном коллайдере несказанно повезло – им удалось обнаружить маленький, но статистически значимый «горбик» в спектре масс пар фотонов. Везение заключалось в том, что по какой-то неизвестной причине вероятность распада новой частицы на пару фотонов оказалась выше, чем предсказывалось в теории для бозона Хиггса. Именно, регистрация распадов новой частицы с массой примерно 125 масс протона на два гамма кванта и стала основой сделанного открытия.

К сожалению, другой канал распада этой новой частицы на две пары лептонов оказался не только не усилен, но несколько подавлен относительно предсказаний для Хиггсовского бозона. Однако, несмотря на это обстоятельство, суммарная статистическая значимость обнаружения новой частицы в каждом из двух экспериментов по отдельности составила пять стандартных отклонений. Именно такой порог доверия экспериментальным результатам, позволяющий объявить об открытии, был установлен в физике элементарных частиц.

Объявление об открытии новой частицы с массой примерно 125 ГэВ было сделано 4 июля на научном семинаре в лаборатории ЦЕРН. Достоверно стало известно, что частица эта не обладает зарядом и ее спин, вероятнее всего, равен нулю, т.е. она – бозон. Однако, пока ученые-физики осторожны в плане заявлений об открытии именно Хиггсовской частицы.  Не все ясно и с другими каналами распада обнаруженной частицы. Так, ожидания увидеть сигнал в наиболее вероятной моде распада Хиггсовского бозона на b-кварки, пока не оправдались. Отсутствует сигнал и в распаде обнаруженного бозона на пару тау-лептонов.

Ответить на все возникшие вопросы можно будет только в будущем, когда в экспериментах на Коллайдере будет накоплено достаточно статистики, чтобы подробно изучить свойства новой частицы.  Очевидно, Природа будет дозировано расставаться со своими секретами. А открытие, о котором в среду заявили ученые-физики, станет лишь первым шагом на этом пути. 

См. также:

Обсудите в соцсетях

Главные новости

06:53 В Бразилии умер участник тестов оксфордской вакцины против коронавируса
06:01 Картину Бэнкси Show Me The Monet продали на аукционе в Лондоне почти за $10 млн
05:34 В Москве за сутки умерли 66 пациентов с коронавирусом
21.10 21:35 Полиция взяла под стражу налетчика, ранее захватившего заложников в банке Грузии
21.10 21:02 На МКС второй раз за несколько дней вышла из строя система получения кислорода
21.10 20:44 Главный инфекционист Минздрава передумал считать перчатки избыточной мерой от ковида — так он называл их несколько часов назад
21.10 20:05 Глава Минздрава Германии заразился ковидом
21.10 19:16 Папа Римский поддержал идею о легализации однополых союзов
21.10 19:00 Российские власти не планируют вводить тотальные ограничения из-за пандемии
21.10 18:38 «Начали более тщательно фиксировать причины»: Путин объяснил возросшую в РФ смертность от ковида
21.10 18:10 Украинское правительство в полном составе уйдет на удаленную работу из-за пандемии
21.10 18:09 Прививаться от коронавируса вакциной «Вектора» нужно будет раз в три года
21.10 17:31 Госдума в первом чтении приняла законопроект о прогрессивном налоге на доходы физлиц
21.10 16:59 РБК, The Bell и «Медуза» сообщили, что Чубайс покинет «Роснано»
21.10 16:46 Пашинян заявил, что армянскому народу придется взять в руки оружие для решения ситуации в Нагорном Карабахе
21.10 16:26 Роскомнадзор не нашел нарушений в показе по гостелеканалу обнаженных фото приемной дочери историка Дмитриева
21.10 16:23 Вандалы испортили в музеях Берлина десятки произведений искусства
21.10 15:40 Захар Прилепин пойдет в Госдуму от Нижегородской области
21.10 15:34 Губернатор Кузбасса заразился ковидом
21.10 15:27 ФСБ задержала двух членов банды Басаева, причастных к теракту в Дагестане в 1999 году
21.10 15:26 Роспотребнадзор: прекращение роста распространения ковида в РФ возможно в ноябре
21.10 15:00 В побочных эффектах лекарства от болезни Паркинсона виноваты кишечные бактерии
21.10 14:50 Власти Чехии из-за коронавируса закрывают большинство непродуктовых магазинов
21.10 14:32 Вооруженные грабители захватили около 30 заложников в банке грузинского Зугдиди
21.10 14:00 В Хабаровском крае разбился истребитель-бомбардировщик
21.10 13:46 Зонд NASA взял образцы грунта астероида Бенну
21.10 13:43 Ефремов выплатил по миллиону рублей всем потерпевшим по делу о ДТП с его участием
21.10 13:12 Главный инфекционист Минздрава РФ: носить перчатки — неэффективная и избыточная мера
21.10 12:43 «Аэрофлот» разрешил бесплатно менять билеты по России даже при опоздании на рейс
21.10 12:40 МВД в январе 2021 года запустит открытую базу злостных нарушителей ПДД
21.10 12:09 ЕСПЧ присудил 18 россиянам €140 тыс. В 2011 году их задержали на акции против фальсификации выборов в Госдуму
21.10 12:08 Коряки пригрозили выходом из состава Камчатского края из-за планов по ликвидации Корякского округа
21.10 12:00 В Краснодарском крае нашли спрятанную Даниилом Андреевым рукопись «Розы Мира»
21.10 12:00 Новость из прошлого: 21 октября 2000 года — «Газпром» не подпадает под реформу естественных монополий
21.10 11:20 В России из-за пандемии возник дефицит курьеров и таксистов
21.10 11:19 В России зарегистрировали 15700 новых случаев заражения коронавирусом
21.10 11:00 В Великобритании вычислили самый страшный фильм ужасов в истории по частоте сердцебиения
21.10 10:45 Путин присвоил Никите Михалкову звание Героя Труда
21.10 10:15 В селе под Оренбургом на улице Чапаева поставили памятник человеку, победившему Чапаева
21.10 10:00 Из-за светового загрязнения городов комары кусают чаще
21.10 09:51 Повторные выборы в парламент Киргизии состоятся 20 декабря
21.10 09:31 В РПЦ сообщили о смерти протоиерея Дмитрия Смирнова
21.10 09:02 В мире коронавирусом заразились более 40,7 млн человек, свыше 1,12 млн умерли
21.10 08:32 С экс-мэра Владивостока и подконтрольных ему компаний взыскали 1,4 млрд рублей
21.10 07:59 Росстат зафиксировал сокращение безработицы впервые с начала пандемии
21.10 07:20 В Париже обокрали квартиру миллионера Николая Саркисова на €500 тысяч
21.10 06:54 Умер вокалист британской рок-группы The Outfield Тони Льюис
21.10 06:34 Невеста убитого саудовского журналиста Джамаля Хашогджи и основанная им организация в США подали иск против саудовского принца
21.10 06:01 Умер лидер британской группы The Spencer Davis Group
21.10 05:33 В Москве за сутки умерли 63 пациента с коронавирусом
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Болгария Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Красноярск Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса Омск ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат Ростех Ростуризм СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Хакасия Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы бактерии банкротство беженцы безработица бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес благотворительность блогосфера бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество здоровье землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коронавирус коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны смертность социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олег Дерипаска Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Эммануэль Макрон Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие хроники обнуления эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Аль-Каида Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Путин20летназад новость20летназад Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT Microsoft NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks YouTube

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.