Большой адронный коллайдер (Large Hadron Collider)
По материалам «РИА Новости» http://www.rian.ru/
Бозон Хиггса
Физики считают, что более мощный ускоритель, чем Большой адронный коллайдер (БАК), вряд ли будет построен, и надеются, что эта гигантская машина все же сможет обнаружить бозон Хиггса и подтвердить теоретические модели, объясняющие массу элементарных частиц.
БАК — самый мощный в истории ускоритель элементарных частиц, расположенный на границе Швейцарии и Франции. О факте существования так называемого бозона Хиггса, который отвечает за массу элементарных частиц, впервые предположил английский физик Питер Хиггс в 1960 году.
Координатор российского участия в проекте БАК, заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин в интервью РИА Новости накануне первой попытки провести пучок протонов по всему кольцу коллайдера 10 сентября, высказал мнение, что техника создания ускорителей «подошла к своему пределу», и если бозон Хиггса не будет найден с помощью БАК, то более мощный прибор для его поисков вряд ли будет создан.
«Я думаю, еще такой ускоритель уже не построят, если кардинально ускорительная техника не изменится. Если с электроникой или с компьютерной техникой мы видим, что все время ее размер уменьшается, растет работоспособность этих схем, то для ускорителей наступил в этом смысле предел. Построить еще больший ускоритель по такой же схеме — по-моему, это нереально, и никто за это не возьмется», — сказал ученый.
Большой адронный коллайдер создается с 1984 года физиками из многих стран мира. В 27-километровом кольце ускорителя, превышающем по длине кольцевую линию московского метро (19 километров) и расположенном в ста метрах под землей, будут сталкиваться «лоб в лоб» разогнанные практически до скорости света пучки протонов. Столкновения будут порождать тысячи различных частиц, излучение разных длин волн, что будут фиксировать специальные детекторы.
Физики рассчитывают с помощью детекторов зафиксировать следы бозона Хиггса, который, как они надеются, будет рождаться при столкновениях.
«ЧАСТИЦА БОГА»
Главная задача Большого адронного коллайдера, по словам Сарвина, — проверка так называемой Стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного — сильное (связывающее кварки в протонах и нейтронах), слабое (взаимодействие между электронами и нейтрино) и электромагнитное. В настоящее время Стандартная модель является общепризнанной теорией, однако в ней есть положения, которые требуют экспериментальной проверки.
«Основной, наиболее щекочущий интерес, я бы так сказал, вызывает обнаружение бозона Хиггса, потому что это ключевая частица для Стандартной модели. Она ключевая в том смысле, что она объясняет наличие масс у элементарных частиц. То есть существует бозон Хиггса, в результате взаимодействия с ним каждая частица приобретает массу», — сказал Сарвин.
Объясняя механизм Хиггса, Сарвин привел такую аналогию: «Представьте себе, что вы входите в пустую комнату. В этом случае вы никакого сопротивления не чувствуете. Но если комната наполнена какими-то другими людьми, вы уже, идя в этой комнате, чувствуете сопротивление, сталкиваетесь, получаете какое-то сопротивление — чувствуете свою массу. Эта среда, те люди, которые там, и есть бозоны Хиггса».
Собеседник агентства пояснил, что сразу после появления в процессе столкновения протонов в коллайдере бозон Хиггса будет распадаться на другие частицы. Фиксируя следы этого распада, физики будут судить о его появлении.
Он может распадаться разными способами, но один из наиболее значимых — это распад на два гамма-кванта, сказал физик.
«Если мы видим такой распад, хотя увидеть его непросто, потому что кроме гамма-квантов, которые от распада бозона Хиггса, существуют еще много других гамма-квантов… Поэтому нужно и геометрию установки, и обработку поставить так, чтобы именно быть уверенным, что этот гамма-квант, этот вот распад на два гамма-кванта, произошел от распада Хиггса», — сказал ученый.
По его словам, для поисков следов распада бозона Хиггса предназначены два из четырех главных детекторов Большого адронного коллайдера — ATLAS и CMS.
Вместе с тем, поиски бозона Хиггса ведут и в других лабораториях. В частности его следы пытаются зафиксировать американские физики на на протон-антипротонном коллайдере Тэватрон.
Саврин отметил, что даже если следы присутствия бозона Хиггса не будут найдены на Большом адронном коллайдере, это не будет означать, что теория ошибочна. Возможно, дело в программе обработки результатов, ее способности вычленить полезный сигнал из фонового шума.
«Все будет зависеть от того, насколько хорош инструментарий обработки данных. Допустим, те программы, которые существуют на сегодняшний день, ничего не обнаружили, но это не значит, что его (бозона Хиггса) нет. Нужно искать другие программы, другую геометрию обработки», — сказал ученый.
По его словам, один из способов преодолеть шум — накопление статистики.
Собеседник агентства не исключил, что масса бозона Хиггса может оказаться так велика, что он находится за пределами возможностей коллайдера. Но однозначный результат, свидетельствующий, что его нет, по словам Саврина, получить нельзя, хотя это может заставить ученых большее внимание обратить на те теории, которые объясняют массу без использования механизмов Хиггса.
Саврин надеется, что эксперимент даст результат.
«Можно по-разному подходить к этому вопросу, можно и например так, что Бог или высшие силы видят и чувствуют, что народ к чему-то стремится, я имею в виду физиков. И закладывают массу интеллектуального труда, чтобы что-то найти. И в конце концов, Он позволяет им это сделать», — сказал ученый.
Он привел в качестве примера историю открытия W- и Z-бозонов, которые сначала были предсказаны теоретически, а затем были найдены в эксперименте. «Сейчас их рождают тысячами, изучают свойства, массу там, ширину их измерили с великой точностью», — сказал собеседник агентства.
По его мнению, если люди буду прилагать усилия, то они все получат. «По крайней мере в истории так. То же было с другими открытиями», — считает ученый.