arktal (arktal) wrote,
arktal
arktal

Category:

Бозон Хиггса

Оригинал взят у vasily_sergeev в

Бозон Хиггса найден


Ученые, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), заявили об обнаружении частицы, соответствующей параметрам бозона Хиггса. Это может стать одним из величайших научных открытий XXI века.

В чем же важность этого элемента, на поиски которого физики потратили больше 40 лет?

Что такое бозон Хиггса?

Долгие годы эта частица существовала только в умах физиков-теоретиков. Существует устоявшаяся гипотеза о том, как устроена большая часть Вселенной: известны все частицы, формирующие атомы, молекулы и материю, которая нас окружает; также изучены силы, приводящие все это в движение. Эта гипотеза получила название "Стандартная модель".



Тем не менее, в этой теоретической конструкции существует пробел: в ней не объясняется, каким образом все эти частицы обретают массу. В 1964 году группа из шести ученых, в которую входил физик из Эдинбурга Питер Хиггс, предложила свое объяснение этого процесса, получившее название "механизм Хиггса".

Кое-что о массе

По сути, масса показывает, сколько вещества содержит любой объект - частица, молекула или, скажем, собака. При отсутствии массы все элементарные частицы, формирующие атомы, двигались бы со световой скоростью и не были бы способны сформировать материю во Вселенной, как мы ее представляем.

В соответствии с механизмом Хиггса, Вселенную пронизывает некое поле - поле Хиггса - которое и позволяет частицам обрести массу. Предполагается, что взаимодействие с появляющимися в этом поле бозонами Хиггса и наделяет двигающиеся элементы массой. Этот процесс можно сравнить со снежным полем, по которому не получается быстро идти, поскольку снег налипает на ботинки и мешает идти.

Как искали бозон Хиггса?

Стандартная модель не говорит о том, какой массой обладает сам бозон Хиггса. При помощи ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер, ученые ищут эту частицу среди различных элементов, в которых она может находиться. Происходит это путем наблюдения за столкновениями субатомных частиц - протонов - на скоростях, приближающихся к скорости света. Эти столкновения порождают множество более мелких частиц, которые могут быть выделены только таким путем.

Сам бозон Хиггса в чистом виде, возможно, никогда нельзя будет наблюдать, однако ученые не оставляли попыток отыскать его мимолетные проявления в потоке частиц после столкновений в коллайдере. Если он ведет себя так, как предполагают физики, он должен распадаться на более мелкие составляющие, формирующие шлейф, доказывающий его существование.

Большой адронный коллайдер - не первое сооружение, которое используют для охоты за бозоном. Там же, в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), с 1989 по 2000 годы работал другой ускоритель - Большой электрон-позитронный коллайдер.

В США для этих же целей использовался кольцевой ускоритель "Теватрон", но его работа была прекращена в 2011 году. 2 июня 2012 года работавшие на нем ученые опубликовали доклад, выводы которого схожи с открытиями специалистов, проводившими эксперименты на БАК.

Что дальше?

Многие физики говорят, что окончательное подтверждение положений теории Хиггса стало бы для них разочарованием. Конечно, масштабные проекты, подобные БАК, реализовывались для получения новых знаний, и доказательство существования частицы в том виде, как это описывалось в гипотезе, стало бы триумфом понимания физических процессов, однако в то же время это не так захватывающе, как опровержение теории.

Если бы бозон Хиггса не был найден, то это стало бы большим сюрпризом, и это могло бы привести к революции в науке.

Тем не менее, даже если бозон Хиггса занимает то место в Стандартной модели, о котором говорит теория, остается много важных вопросов. Эта теория описывает привычную нам материю, но есть основания полагать, что материя занимает в изучаемой Вселенной лишь 4%. Может статься, что объяснить природу других ее составляющих - темной материи и темной энергии - станет сложнее.

Это как в случае с кубиком Рубика: собираешь одну его сторону - и вдруг понимаешь, что остальные пять сторон находятся в полном беспорядке.

Чтобы доказать, что это именно бозон Хиггса, предсказанный простейшим вариантом Стандартной модели, исследователям надо измерить (что вполне возможно в течение следующих трёх месяцев работы БАКа) две вещи — спин и скорость распада относительно массы парной частицы. Три месяца спустя БАК будет остановлен для планового ремонта на два года, а затем сможет работать на более высоких энергиях.

Стандартная модель

Стандартная модель







Tags: научно-популярное
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments