Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Информация о бозоне Хиггса

 

 

Бозон Хиггса — последняя найденная частица Стандартной модели. Частица Хиггса так важна, что в заголовке книги нобелевского лауреата Леона Ледермана «Частица Бога: если Вселенная это ответ, то каков вопрос?

 

 

Бозон Хиггса первоначально был предсказан в теории, и после нескольких десятков лет поиска 4 июля 2012 года представители CERN сообщили, что на обоих основных детекторах коллайдера наблюдалась новая частица.  14 марта 2013 года физики CERN подтвердили, что найденная полугодом ранее частица действительно является бозоном Хиггса.

Станда́ртная моде́ль — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Стандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материю, тёмную энергию и не включает в себя гравитацию.

По состоянию на конец XX века все предсказания Стандартной модели подтверждались экспериментально, иногда с очень высокой точностью в миллионные доли процента. Только в 2000-е годы стали появляться результаты, в которых предсказания Стандартной модели слегка расходятся с экспериментом, и даже явления, крайне трудно поддающиеся интерпретации в её рамках. С другой стороны, очевидно, что Стандартная модель не может являться последним словом в физике элементарных частиц, ибо она содержит слишком много внешних параметров, а также не включает гравитацию. Поэтому поиск отклонений от Стандартной модели (так называемой «новой физики») — одно из самых активных направлений исследований в настоящее время.
В заявлении CERN говорится, что специалисты провели исследование больших объемов данных, полученных коллайдером, и теперь со значительно более высокой вероятностью говорят о том, что найден именно бозон Хиггса. Согласно стандартной модели, бозон Хиггса - это элементарная частица, отвечающая за возникновение массы у материи. Сейчас в CERN говорят, что они практически на 100% убеждены в том, что бозон Хиггса действительно существует.

В заявлении сказано, что недавно были проанализированы дополнительные данные, полученные в рамках эксперимента на Большом Адронном Коллайдере. "Предварительные результаты анализа полного набора данных за 2012 год очень значительны и для нас очевидно, что мы имеем дело с бозоном Хиггса, хотя нам еще и предстоит очень длинный путь, чтобы понять, что же на самом деле представляет из себя эта частица", - заявили 14 марта 2013 года на итальянской конференции CERN представители центра ядерных исследований.

По материалам, представленным в интернете.

На проходящей конференции Moriond-2013 были представлены доклады с новыми результатами Большого адронного коллайдера по свойствам бозона Хиггса. Это первые результаты, которые используют практически весь объем данных, набранных в 2011–2012 годах. Вот краткое описание ситуации, которая теперь сложилась в разных каналах распада бозона Хиггса.

Распад на два фотона (H → γγ). Бозон Хиггса в этом канале распада появляется всё четче; статистическая значимость пика уже давно превышает 5 стандартных отклонений — тот рубеж, после которого физики надежно говорят об открытии частицы. По новым данным оценка массы бозона Хиггса чуть-чуть подросла по сравнению с прошлым измерением и составляет MH→γγ = 126,8 ± 0,2 ± 0,7 ГэВ.

Ситуация с этим распадом — самой, пожалуй, интересной на сегодня характеристикой бозона Хиггса — выглядит не особо радужной. Да, отличие от Стандартной модели, о котором мечтают практически все специалисты, по-прежнему остается. Но несмотря на все усилия, оно не становится более значимым! Вначале отличие было сильным (в два раза), но и погрешности были большие. По мере набора данных погрешности уменьшились, но и само отличие тоже ослабло. В результате расхождение со Стандартной моделью по-прежнему остается на уровне примерно 2 стандартных отклонений, и этого совершенно недостаточно для того, чтобы делать какие-либо выводы. Связано ли это с неудачной статистической флуктуацией в самом начале набора данных или с какой-то неучтенной систематической погрешностью — неизвестно. Но пока всё складывается так, словно — выражаясь интернетовским жаргоном — природа нас троллит.

Итак, после очередного раунда набора и обработки данных хиггсовский бозон обретает всё более и более стандартные черты. Эти данные позволяют усилить ограничения на экзотические модель, но физиков это давно не радует — они по-прежнему ждут хоть какого-то надежного проявления Новой физики в данных Большого адронного коллайдера. Энтузиазм, вспыхнувший год назад в связи с аномально сильным распадом на два фотона, постепенно сходит на нет и уступает место более прагматичной и взвешенной интерпретации данных.

По материалам сайта Большого адронного коллайдера 15 марта 2013 года:

Налицо сразу две странности. Во-первых, результаты довольно сильно зависят от методики обработки данных, и такая ситуация не может считаться полностью удовлетворительной. Какому из результатов сейчас можно верить, непонятно.

Во-вторых, видно поразительное расхождение между хиггсовским сигналом в 2011-м и 2012 годах. Ясно, что природа с тех пор не изменилась. Инструментальные параметры детектора аккуратно отслеживаются, и они тоже никаких существенных изменений не претерпели. Значит, либо что-то неучтенное происходило с данными на этапе их обработки, либо в 2011 году случилась статистическая флуктуация. Но как тогда понимать новые результаты, которые упорно показывают большой сигнал?

Промежуточный итог таков. Пока что по мере набора данных хиггсовский бозон оказывается совершенно стандартным. Шанс увидеть Новую физику в его свойствах был у двухфотонного распада, но новый результат — если он действительно отражает реальность — лишает физиков этой надежды. Для наблюдения каких-то отклонений от Стандартной модели придется либо ждать 2015 года, либо пытаться их искать в более тонких характеристиках бозона Хиггса. Вдобавок ко всему, сейчас в данных имеются странности, которые необходимо понять, прежде чем делать окончательные выводы.

Из комментариев при обсуждении открытия бозона Хиггса:

Ничего не понял, но ОГРОМНОЕ спасибо за ответ, прям завораживает. Обожаю Природу, ..... вам "частицу бога".

А возможно ли, что новой физики нет, а Стандартная модель и есть Теория Всего? А гравитация объясняется каким-то неучтенным эффектом?

Н-да-а... Опять подтверждается истина: гуманитарий волен нести любую чушь, ошибка же технаря всегда материальна. (Сам-то я гуманитарий.)

пока всё складывается так, словно — выражаясь интернетовским жаргоном — природа нас троллит.

нужны новые приборы и пытливые головы

Новость, перепечатанная в сотне изданий, рубила наповал: мол, вычисления американского физика Джозефа Ликкена показывают, что хиггсовский бозон станет, ни много ни мало, причиной смерти нашей Вселенной. Занятно, что СМИ даже не особо упражнялись в выдумывании заголовков, ведь фраза «Бозон Хиггса станет причиной гибели Вселенной» уже звучит достаточно «прожарено» для большинства СМИ.

Материал об этом лучше прочитать непосредственно на сайте Большого адронного коллайдера в статье Слухи о смерти Вселенной сильно преувеличены.

Из комментариев:

может быть, впервые, наука ПОСЧИТАЛА вероятность спонтанного самоуничтожения всего мироздания! Это круто и вполне заслуживает неких обывательских переживаний!

настоящая наука создается не для обывательских переживаний, а для открытия истины, до которой пока далеко!

А может ну ее, эту Новую Физику? По старой хоть Вселенная метастаблильна, а по новой вот как раз и будет "Ааааа!!! Мы скоро все умрем!!!"

Да почему не может быть? Вполне может быть, запрещающего закона природы нет. Просто если этот процесс маловероятен, то вполне может оказаться, что первый раз за всю историю Вселенной этот процесс случится, скажем, завтра.

Мда, хочется гарантий) а пока только предположения