№ 2(9) / ноябрь

В мире науки

Бозон Хиггса: достучаться до небес

Изображение столкновений частиц с сайта CERN

Изображение столкновений частиц с сайта CERN

Одной из интриг нынешней Нобелевской недели был вопрос о том, получат ли премию авторы, пожалуй, самого громкого на данный момент научного открытия 2012 года — бозона Хиггса. Ответ, увы, оказался пока отрицательным, еще раз подтвердив репутацию «нобелевки» по физике как награды открытиям, прочно доказавшим свою состоятельность и значимость. Пресловутый же бозон, еще много лет назад предсказанный Стандартной моделью, до недавних пор упорно «прятался» от исследователей, и впервые о его возможном обнаружении было объявлено лишь 4 июля нынешнего года. Теперь долгожданному открытию предстоит кропотливая проверка…

Что это такое?

Прежде чем перейти к обсуждению самого открытия, необходимо вспомнить, что такое бозон Хиггса и почему он так важен. Если коротко, то после объединения электромагнитного и слабого взаимодействия в одну общую теорию в 60-х годах прошлого века встал вопрос о том, почему у фотона — переносчика первого взаимодействия — массы нет, а у Z- и W-бозонов — переносчиков слабого взаимодействия — эта самая масса имеется, и причем довольно ощутимая. Вопрос возник не на пустом месте — теория предсказывала, что все частицы должны быть безмассовыми.

Как оказалось, для этого существующую теорию нужно было поправить. Как именно это сделать, предложили физики Франсуа Энглерт, Карл Хаген, Джеральд Гуральник и Питер Хиггс. Ключевую роль в этой правке играло так называемое поле Хиггса. Так как в квантовой механике принято, что все взаимодействия происходят небольшими порциями, квантами, то и этому полю должен соответствовать свой квант, который и получил название бозона Хиггса. «Бозон» в названии означает, что свойства этой частицы описываются так называемой статистикой Бозе—Эйнштейна. Из более или менее известных за пределами научных кругов частиц к бозонам относятся, например, фотоны.

Как поймать?

Главная трудность, связанная с бозоном Хиггса, состояла в том, что ученым не была известна его масса — в рамках Стандартной модели предсказать ее было невозможно. В результате появилось несколько расширенных теорий, которые предсказывали частицы с разными массами, причем в некоторых бозонов было несколько. Изначально частицу хотели найти на американском Тэватроне — ускорителе элементарных частиц, закрывшемся совсем недавно. Сделать этого не удалось, однако физики из «Фермилаб» (именно там располагался ускоритель) сумели получить существенные ограничения на массу частицы.

Ситуация изменилась, когда в строй был введен Большой адронный коллайдер. Высокая энергия столкновений протонов, светимость (количество столкновений за единицу времени на единицу площади) обеспечили ученых огромным количеством экспериментальных данных. Для сбора этих данных используются два детектора — CMS и Atlas. Информацию с обоих детекторов обрабатывают тысячи ученых из разных стран мира. Иногда коллаборации исследователей проверяют друг друга — их детекторы работают по-разному, что обеспечивает независимость в интерпретации результатов наблюдений, а иногда, наоборот, дополняют.

То, что исследователям удалось нащупать что-то интересное, стало понятно в декабре 2011 года. Тогда и состоялся открытый семинар, на котором представители обеих коллабораций заявили, что им удалось получить несколько интересных результатов. Во-первых, Atlas показал, что за пределами промежутка от 115,5 до 131 гигаэлектронвольт ничего, скорее всего, нет. Затем CMS объявил о некотором сигнале (то есть избытке частиц с такой массой) в окрестности значения массы в 126 гигаэлектронвольт. Однако об открытии никто ничего не говорил — оно и понятно, в физике элементарных частиц господствует статистика. Ученые заявляют об открытии только после статистического анализа огромного числа данных, когда значение вероятности того, что открытие — это случайный шум, составляет доли процента.

Новые результаты

Выступление Фабиолы Джианотти

Выступление Фабиолы Джианотти (Фото © AFP)

Новый доклад, опубликованный 4 июля, стал результатом того, что к старому массиву информации ученые добавили новые данные, полученные на БАК в 2012 году.

Первым на докладе выступал Джо Инкандела, представитель CMS. Он рассказал, что ученые из его коллаборации, куда входит 3,6 тысячи человек, анализировали данные по пяти возможным сценариям распада (ученые говорят «каналы») гипотетического бозона Хиггса. Результат CMS составил 4,9 сигмы для массы в 125,3 гигаэлектронвольта.

За Исканделом слово взяла Фабиола Джианотти, глава коллаборации Atlas. Она представила данные, собранные только по двум каналам. Atlas сумел обнаружить на 126 гигаэлектронвольтах сигнал со статистической значимостью в 5 сигм. Джианноти закончила доклад очень красиво: «На энергиях 126 ГэВ мы можем изучить новую частицу очень подробно. Спасибо, Природа».

Сами физики называют свои результаты предварительными. Дело в том, что открытие частицы вовсе не означает, что открыт именно бозон Хиггса. Ученым предстоит проверить свойства частицы, например ее спин. Также необходимо собрать статистику по каждому каналу обоих детекторов отдельно — нужно проверить, что статистический уровень сигнала там (то есть, по сути, вероятность каждого конкретного распада) соответствует предсказанному теоретически. Генеральный директор CERN Рольф Хойер заявил, что потребуются еще годы и годы работы. Если, например, обнаружатся расхождения с теорией, то это будет означать, что теоретики понимают мир элементарных частиц не совсем так, как надо.

С другой стороны, обнаружение частицы сами по себе уже многое говорит физикам. Такого мнения придерживается сотрудник CERN грек Игнатиас Антониадис. По его словам, бозон оказался легче, чем многие думали. Это, например, может означать, что бозонов как минимум два. Кроме того, обнаружение такой частицы позволяет отбросить некоторые существующие теории. Вне зависимости от результатов последующих экспериментов частица «открыла новую эру в физике».

Не останутся без дела и теоретики. Разумеется, некоторые уже успели заявить, что физика в некотором смысле закончилась — последний кирпичик Стандартной модели найден. Даже если согласиться с тем, что найденная частица является бозоном Хиггса, говорить о закрытии работ, зная трудности Стандартной модели и ее недостатки, еще рано. К тому же есть еще множество более частных вопросов, связанных, например, с кварками и тем же хиггсовским механизмом, которые требуют пристального (именно экспериментального!) изучения. Так что без работы Большой адронный коллайдер пока не останется.

Это интересно

Сам Питер Хиггс — атеист, но не любит, когда его частицу называют божественной, по его мнению, это оскорбляет чувства верующих. Впервые этот термин употребил физик Леон Ледерман в названии своей книги «The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?». Однако если верить легенде, то в названии виноват издатель — изначально частица должна была называться Goddamn particle, что примерно можно перевести как «чертова частица».

 

Из первых уст

Рольф-Дитер Хойер

Рольф-Дитер Хойер

Рольф-Дитер Хойер, директор европейского центра ядерных исследований:
— Это событие века. Думаю, мы все можем гордиться случившимся. Но это и новое начало. Полагаю, это открытие будет иметь мировое значение, и оно произошло в правильное время. У нас есть повод для оптимизма. Спасибо.

Питер Хиггс

Питер Хиггс (Фото © AFP)

Питер Хиггс, ученый:
— Я на самом деле удивлен, что все это происходит при моей жизни. Я даже и представить себе такое не мог. В самом начале, более чем сорок лет назад, люди и понятия не имели, что они вообще ищут.

Андрей Корытов

Андрей Корытов

Андрей Корытов, профессор Университета Фло­риды, сотрудник ЦЕРН, эксперт:
— После того как стало понятно, что есть что-то похожее на бозон Хиггса, первой реакцией была не радость от находки, а вопрос: нет ли какой-то ошибки? В течение месяца люди день и ночь без выходных проверяли всевозможные вещи. Поэтому мы пришли к этому дню совершенно уставшие. У нас не было даже времени подумать, насколько большое открытие мы делаем, до последней ночи велись всевозможные проверки.

По материалам Lenta.Ru

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...

Оставить комментарий:

CAPTCHA image

Статьи из рубрики: В мире науки

Cybernetics and Physics: Новые возможности

Cybernetics and Physics

Год назад вышел первый номер журнала Cybernetics and Physics (в переводе с англ. «Кибернетика и физика»), и за столь непродолжительное время редколлегии удалось достичь высоких результатов и зарекомендовать журнал как серьезное и компетентное издание в области кибернетики и физики.

Гузель Муллахметова

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 94 Подробнее

«Шнобелевскую премию» вручили предсказателям конца света

Медаль Шнобеля

В Гарварде озвучили фамилии новых лауреатов так называемой «Шнобелевской премии». В качестве наград победителям вручили деревянные таблицы Менделеева, так как главной темой нынешнего года организаторы провозгласили химическую науку

Источник: КМ.RU

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Подробнее

Ай-ай-ай! Роботы вот-вот захватят мир?!

robots1

Электронные устройства стали незаменимыми помощниками для современного человека. Гаджет-индустрия развивается, не зная предела совершенству, создаются новые телефоны, компьютеры, роботы с системой управления, имитирующей мозг насекомого, способных на трюки в духе Человека-паука, имитирующие человеческие эмоции. Есть эксперты, считающие, что уже (!) через 20 лет роботы смогут заниматься сексом, не говоря уже про писателей-фантастов и кинематограф, давно погрузивших нас в мир робототехнических иллюзий стремительно приближающегося далекого будущего.

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 3 Подробнее

Анри Пуанкаре. К 100-летию со дня смерти

Анри Пуанкаре

17 июля 2012 года исполнилось 100 лет со дня смерти французского математика, физика, философа Анри Пуанкаре. Во Франции, где имя и память великого ученого чтут самым глубоким и бережным образом, эта годовщина отмечается как событие национального значения. Одним из мероприятий, посвященных памяти Пуанкаре, стал Journée Henri Poincaré (День Анри Пуанкаре). Известные ученые со всего мира собрались отметить вклад Пуанкаре в небесную механику, астрономию, геодезию и геофизику. Из России были приглашены ученые, занимающиеся современными проблемами механики, Алексей Владимирович Борисов и Иван Сергеевич Мамаев.

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Подробнее

Возвращение к Горе Мертвецов

Палатка группы Дятлова, обнаруженная 26 февраля, 1959 года

Действительно ли вихревая дорожка Кармана, возникшая вследствие формы горы Холатчахль, и порожденный ею инфразвук, вызывающий чувство паники, были причиной смерти девяти русских туристов на перевале Дятлова 1 февраля 1959 года?

Джейсон Заски (Jason Zasky) History, Science and Technology
Первоисточник: failuremag.com

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 17 Подробнее

Науке быть! Академической науке на Урале — 80 лет

Торжественное заседание, посвященное 25-летию УрО РАН и 80-летию академической науки на Урале

Сразу три юбилея объединил Уральский научный форум, проходивший в Екатеринбурге 19–23 ноября, — это 25-летие Уральского отделения РАН, 80-летие академической науки Урала и 20-летие Демидовского научного фонда. На праздничных мероприятиях побывали два профессора УдГУ — Алексей Владимирович Борисов и Иван Сергеевич Мамаев, где им вручили премию имени С. В. Ковалевской.

Алёна Огородникова

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Подробнее

Нашествие роботов

Система коммуникаций между человеком и роботом

10 февраля в Иннограде Сколково прошла Международная конференция Skolkovo Robotics, призванная поддержать отечественные исследования и разработки в области персональной и сервисной робототехники. Скептические настроения в обществе в отношении Иннограда — безусловный сигнал для коллектива НО к постоянному мониторингу «сколковских» проектов. О том, что мы увидели как участники и как зрители на этот раз, наш репортаж.

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 2 Подробнее

Нобелевские итоги 2012: люди и открытия

Шведская королевская академия наук

«Торговец смертью мертв». Знаменитый «динамитный король» Альфред Нобель не мог не обратить внимание на газетную заметку со столь броским названием, повествующую о… его собственной кончине. Журналисты, к счастью, ошиблись, поторопив события почти на восемь лет, но эта ошибка привела к неожиданным последствиям: Нобель всерьез задумался о том, какую память он оставит о себе потомкам.

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 1 Подробнее

Русская долюшка в WebofScience

Насколько недостижима для российской науки доля в 2,44 % от мировой научной периодики?

Профессор Санкт-Петербургского государственного университета
Андрей Цыганов

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 2 Подробнее

Такой суровый звездопад

Упавший в сибирской тайге больше века назад Тунгусский метеорит давно стал легендой. Во многом — из-за того, что с учеными очевидцами этому неординарному событию явно не повезло и информацию о нем исследователям пришлось добывать по крупицам через годы и десятилетия. В отличие от событий 106-летней давности небесное действо, развернувшееся утром 15 февраля 2013 года над Южным Уралом, смогли наблюдать сотни тысяч зрителей…

Сергей Морозов

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс
Оценить статью: 1 балл2 балла3 балла4 балла5 баллов
Загрузка ... Загрузка ...
Комментарии: 11 Подробнее