Физики подозревают, что обнаружен второй бозон Хиггса - тяжелее первого...

Большой адронный коллайдер продолжает удивлять. Несколько лет назад, сталкивая и разбивая вдребезги протоны, несущиеся в гигантском кольце со скоростью света друг на друга, физики обнаружили бозон Хиггса. Пусть косвенно - по следам его распада, но обнаружили. За что ученым, предсказавшим существование бозона Хиггса - Франсуа Энглеру и собственно самому Питеру Хиггсу в 2013 году была присуждена Нобелевская премия по физике.


В экспериментах, которые состоялись в декабре 2015 года, протоны сталкивали с удвоенной силой. В результате из мироздания удалось выбить неизвестную науке частицу. Вылетев, она распалась на фотоны. Их энергия позволила оценить массу неизвестной частицы - порядка 750 гигаэлектронвольт. И предположить, что обнаружен второй бозон Хиггса, который в 6 раз тяжелее первого, выбитого в экспериментах 2011 и 2012 годов. Об этом физики рассказали на конференции, которая недавно состоялась в Италии - в Альпах.


По теории, тот - первый - бозон Хиггса наделяет массой вещество во Вселенной, делая "весомыми" все другие частицы. Поэтому его называют божественной частицей. Или частицей Бога. Именно ее не хватало для окончательного торжества Стандартной модели, объясняющей устройство нашего мироздания. Всего одной частицы.

Бозон Хиггса нашли. Стандартная модель восторжествовала - отпала необходимость ее пересматривать и искать какую-то новую физику. Однако второй бозон Хиггса все испортил, поскольку его существование не предусмотрено Стандартной моделью. То есть, быть его не должно. А он вроде бы есть…

Чем и что наделяет второй бозон? Это еще одна божественная частица? Точных ответов нет. Пока не хватает и статистических данных для того, чтобы еще один бозон Хиггса был признан реально существующим. Но вероятность, этого высока - на следы неизвестной частицы независимо друг от друга наткнулись исследователи двух детекторов - CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS).


Возможно, если открытие подтвердится, придется все-таки изобретать новую физику, в которой частиц гораздо больше, чем в старой.

Некоторые горячие научные головы фантазируют: а вдруг второй бозон Хиггса свидетельствует о существовании некой пятой фундаментальной силы - помимо известных четырех: гравитации, электромагнитного взаимодействия, сильного и слабого ядерного взаимодействия?

Или новая частица - раз она такая тяжелая - принадлежит той самой темной материи, которой якобы полно во Вселенной, но которую никак не получается обнаружить?

Физики на распутье. Новые эксперименты на БАКе могут завести куда угодно. Но скучать не дадут.

С ДРУГОЙ СТОРОНЫ

Поиски новой физики физиков не страшат

Ученые, кстати, и не собирались успокаиваться на одном бозоне Хиггса. И поиски подходов к новой физике их не пугали. Ведь в серии экспериментов на модернизированном БАКе - удвоенной мощности, которые закончатся в 2018 году - как раз к чемпионату мира по футболу в России, хотелось хотелось бы вот чего:

1. Получить темную материю. По теории, этой субстанции в нашей Вселенной аж 85 процентов. Но практически она пока неуловима. Неизвестно, из чего состоит темная материя, где, как и почему скрывается.

Физики не уверены, что смогут увидеть темную материю непосредственно - расчитывают зарегистрировать частицы, на которые она распадается. Аналогичным образом был обнаружен, кстати, и бозон Хиггса.

2. Выбить из протонов какие-нибудь экзотические частицы - например, суперсимметричные, которые представляют собой более тяжелые версии обычных частиц. Теоретически, они опять же должны существовать.

3. Понять, куда делась антиматерия. По существующим ныне физическим теориям, наш мир существовать не должен бы. Ведь как нас уверяют, образовался он в результате Большого Взрыва, когда нечто невообразимо крошечное и невероятно плотное вдруг "взорвалось", расширилось и превратилось в материю. Однако вместе с ней обязана была образоваться и антиматерия - ровно столько же, сколько и материи. Далее им следовало аннигилировать - то есть исчезнуть со вспышкой света. Результат - никакой Вселенной. Однако она имеется. А раз так, то в результате чего-то материи стало больше, чем антиматерии. Что и привело, в итоге, к появлению всего сущего. Но что стало причиной плодотворного дебютного перекоса? И куда, в итоге, подевалась вся антиматерия? Неразрешимые загадки. Вот их-то и попробуют решить, получая в экспериментах на БАКе частицы антиматерии.

4. Узнать, существуют ли дополнительные измерения. Теория вполне допускает, что в нашем мире не три измерения - длина, высота, ширина (X, Y, Z), а гораздо больше. От этого, мол, и гравитация проявляет себя гораздо слабее, чем остальные фундаментальные взаимодействия. Ее силы уходят в другие измерения.

Физики полагают: доказать существование дополнительных измерений можно. Для этого нужно обнаружить частицы, которые могут существовать только при наличии дополнительных измерений. Соответственно, в новых экспериментах на БАК они - физики - попытаются это сделать.

5. Устроить нечто вроде сотворения мира. Физики намерены воспроизвести первые мгновения жизни Вселенной. Вернуться к самым истокам должны позволить эксперименты, в которых вместо протонов будут сталкивать куда более тяжелые ионы свинца. И производить субстанцию, которая появилось примерно 13,7 миллиардов лет назад сразу же после Большого Взрыва. И в результате его. Ведь именно с этого головоломного события якобы и произошло сотворение мира. И сначала в нем - мире - не было ни атомов, ни тем более молекул, а существовала лишь так называемая кварк-глюонная плазма. Ее-то и породят в дребезги разбитые после лобовых столкновений ионы свинца.

Прежние аналогичные эксперименты мало что прояснили - не хватало мощности столкновений. Ныне она увеличена в два раза. И плазма должна получиться такой, из какой и состояла новорожденная Вселенная.

По одной из гипотез, едва появившись, Вселенная вела себя отнюдь не как газ. Как предполагалось ранее. Скорее была жидкой - плотной и сверхгорячей. И выражение "кварк-глюонный суп", которое применяли к первичной материи в ней, возможно, окажется не просто образным.

По альтернативной точки зрения, сначала был сотворен невероятно горячий газ, потом он превратился в нечто горячее и жидкое. А уж потом - из этого - постепенно стал "всплывать" окружающий нас мир. Возможно, новые эксперименты на запредельной мощности позволят точнее разобраться в первичной материи. И определить, жидкая она была или газообразная.


СПРАВКА

Гигантский бублик

Физики Европейской организации ядерных исследований (CERN) вновь запустили свою циклопическую машину - Большой адронный коллайдер (БАК) он же Large Hadron Collider (LHC ), претерпевший модернизацию, 3 июня 2015 года. Энергия столкновений протонов в предыдущих экспериментах составляла 7 тераэлектронвольт (ТэВ). А теперь доведена до 14 ТэВ.

Когда БАК только построили, кто-то из физиков родил афоризм: "Мы попытаемся увидеть что получится и попробуем понять что это значит". Ныне афоризм стал еще более актуальным.

В создании БАК и в последующих экспериментах участвовали представители 100 стран, более 10 тысяч ученых и специалистов, в том числе и несколько сотен из России.

БАК- это ускоритель протонов в виде бублика диаметром 27 километров. Он зарыт на глубинах от 50 до 175 метров на границе Швейцарии и Франции. Обложен сверхпроводящими - разгоняющими частицы - магнитами, охлаждаемыми жидким гелием. Два пучка частиц двигаются по кольцу в противоположных направлениях и сталкиваться почти на скорости света (0,9999 от нее). И разбиваться вдребезги: на такое количество осколков, на которое раньше ничего разбить не удавалось. Результаты фиксируют с помощью огромных детекторов ALICE, ATLAS, CMS и LHCb.


Ученые стремятся к тому, чтобы довести число столкновений до миллиарда в секунду. Пучки протонов, несущихся по кольцу коллайдера, следуют так называемыми пакетами. Пока пакетов - 6, в каждом примерно по 100 миллиардов протонов. Далее число пакетов будет увеличено до 2808.

Эксперименты, продолжавшиеся с 2009 по 2013 годы, и нынешняя серия - на модернизированном коллайдере - не вызвали никаких катаклизмов: ни глобального, ни местного масштабов. Вероятнее всего пронесет и в будущем. Правда, есть планы довести энергию столкновений протонов до 33 тераэлектронвольт (ТэВ). Это более, чем в два раза больше, чем в экспериментах, которые идут сейчас.Источник: Комсомольская правда