Бозон Хіггса - останній
відсутній елемент сучасної теорії елементарних частинок, так званої Стандартної
моделі, яка об'єднує всі види взаємодій, крім гравітаційної - сильна (зв'язує
кварки в протонах і нейтронах), слабка (взаємодія між електронами і нейтрино) і
електромагнітна. Про факт існування бозона Хіггса, який відповідає за масу
елементарних частинок, вперше висловив припущення англійський фізик Пітер Хіггс
в 1960-і роки.
«Ми спостерігаємо нову
частку, у нас є досить вісомі факти, щоб говорити про відкриття», - заявив
офіційний представник колаборації CMS (колективу вчених, що працюють на
детекторі CMS) Джо Інкандела (Joe Incandela). Його відеозаява була розміщена у
вівторок на сайті ЦЕРНу.
За словами представника
колаборації, вченим знадобиться ще час для додаткового аналізу отриманих даних.
«Ця частка дуже схожа за
своїми властивостями на бозон Хіггса, але за деякими параметрами вона не зовсім
точно відповідає очікуваному ... Це може бути не частка Хіггса Стандартної
моделі, а схожа на неї частка», - сказав він.
Якщо це так і виявиться,
це буде революція у фізиці, сказав учений. Наприклад, в результаті буде
доведена теорія існування додаткових просторових вимірів. Це саме значуще
експериментальне відкриття за останні 30-40 років, додав він.
За словами Інкандели, це
фундаментальний бозон, у нього, ймовірно, нульовий спін.
«Це найважча частка з
усіх відомих, за винятком топ-кварка,» - сказав Інкандела.
Він зазначив, що нова
частинка приблизно в сто разів важче протона.
Раніше джерело в ЦЕРНі
підтвердило РІА Новини, що фахівці двох колаборацій Великого адронного
коллайдера, ATLAS і CMS, «бачать» нову частинку з масою 125-126
гігаелектронвольт з достовірністю, яка відповідає рівню відкриття.
Згідно з принципами
Стандартної моделі, в момент народження Всесвіту після Великого вибуху частинки
придбали масу під дією Хіггсовского поля, сформованого бозонами Хіггса. Без
цього поля не могло б статися утворення атомів, а частинки, що не мають масу,
просто розлетілися б по космічному простору. Згідно теорії, невловимі бозони
Хіггса існують скрізь. Через поле Хіггса, що заповнює простір Всесвіту,
проходять абсолютно всі частинки, з яких будуються атоми, молекули, тканини і
цілі живі організми.
Пошуками бозона Хіггса,
який отримав у ЗМІ назву «частки Бога", займаються вчені багатьох країн.
Якщо існування бозона Хіггса не буде підтверджено, це доведе обмеженість
Стандартної моделі. В результаті виникне необхідність пошуку альтернативної
теорії походження маси відповідно до так званої нової фізики.
Теорія не дозволяє точно
встановити масу бозона, тому для його виявлення вчені вдалися до методу
експерименту. Маси часток фізики вимірюють в одиницях енергії - електронвольт.
Значення маси в 100 гігаелектронвольт (ГеВ) приблизно в 107 разів більше маси
протона.
Згідно з теоретичними
прогнозам, бозон Хіггса розпадається відразу ж після народження на різні
частинки. Одним із способів («каналів») такого розпаду може бути розпад на два
Z-бозона, чотири лептона (електрона або мюона), на два гамма-кванта. Тому в
експериментах реєструються частки - продукти розпаду бозона Хіггса, і вже по
ним відновлюється картина того, що сталося.
Перші серйозні спроби
«відловити» бозон Хіггса були зроблені на рубежі ХХ і ХХI століть на Великому
електронно-позитронного коллайдера (Large Electron-Positron Collider, LEP) в
ЦЕРН.
В результаті численних
експериментів на прискорювачі LEP був встановлений нижній поріг маси бозона
Хіггса - 114,4 гігаелектронвольт. Експерименти LEP були завершені в 2001 році.
Наступні цикли пошуків
проводили на колайдері Теватрон (Tevatron), побудованому в 1983 році в
Лабораторії імені Фермі (Fermilab), в штаті Іллінойс, США. Енергія зіткнень в
ньому становила близько 2 тераелектронвольт.
У 2004 році
експериментальним методом на Теватроні була встановлена верхня межа маси частинки Хіггса - 251 гігаелектронвольт,
а нижня - 114 гігаелектронвольт. У листопаді 2011 року цифри були скориговані:
141 і 115 гігаелектронвольт відповідно.
Остаточні результати
Теватрона, що завершив свою роботу восени 2011 року, показали, що маса бозона
Хіггса знаходиться в інтервалі від 115 до 135 гігаелектронвольт.
Вчені розраховують, що
знайти цю частку (або переконатися в тому, що її не існує) дозволять
експерименти на Великому адронному колайдері, створеному вченими з багатьох
країн на майданчику ЦЕРН в передмісті Женеви (Швейцарія). Він є найбільшим в
історії прискорювачем елементарних частинок і призначений для отримання
принципово нових даних про природу матерії і фундаментальні фізичні закони. Одна
з головних цілей експериментів на Великому адронному колайдері (ВАК) - пошук
свідоцтв існування бозона Хіггса.
Фізики, що працюють з
Великим адронним колайдером, в середу на семінарі ЦЕРНу в Женеві представлять
дані про нову частинку. На ньому офіційні представники ATLAS і CMS, Фабіола
Джіанотті і Джо Інкандела відповідно, розкажуть про останні новини в пошуках
бозона Хіггса. На семінар запрошено Пітер Хіггс, а також інші вчені, які
зробили внесок у розробку так званого хіггсовского механізму, який пояснює
походження маси, - Франсуа Англер, Джеральд Гуральник і Карл Хаген.
