Екатерина Шульман
о новой роли
российского парламента

«Это веха в нашем понимании природы»

Физики рассказали об открытии бозона Хиггса

Александра Борисова (Дубна) 04.07.2012, 13:47
Детектор ATLAS, с помощью которого был детектирован бозон Хиггса blogcdn.com
Детектор ATLAS, с помощью которого был детектирован бозон Хиггса

Физики объявили, что нашли частицу, похожую на бозон Хиггса, но пока не уточняют ее природу. «Газета.Ru» объясняет, в чем важность сделанного открытия и каковы причины недосказанности результатов.

В Женеве в Европейской организации ядерных исследований (CERN) завершился семинар, на котором были представлены последние данные работы Большого адронного коллайдера, в частности, результаты усилий по поискам бозона Хиггса.

Трансляция семинара велась в десятках ведущих центров изучения физики частиц в России и за рубежом, а также на крупнейшей международной конференции по физике частиц, проходящей в эти дни в Австралии.

Зал Дома международных совещаний в Дубне, откуда за трансляцией наблюдала корреспондент «Газеты.Ru», был полон, в самой Женеве событие вызвало настоящий ажиотаж.

«Интерес к событию здесь, в Женеве, огромный: заполнены аудитории, толпы людей наблюдают за трансляцией семинара на многочисленных экранах. Настроение самое приподнятое. Здесь со всей Европы, из Америки, из России люди специально прилетели, чтобы участвовать в этом событии», — сказал сотрудник коллаборации CMS Анатолий Зарубин, участвовавший в телемосте с Дубной в CERN.

«Я пришел из конференц-зала, где стоит большая очередь из сотен молодых людей. Некоторые там провели всю ночь: они хотели присутствовать в аудитории. Это очень радостный день для нас всех и особенно для русских ученых, которые внесли большой вклад в работу БАК», — подчеркнул бывший руководитель эксперимента CMS Гвидо Тонелли, обращаясь к русским ученым в Дубне.

Аудитория в CERN встретила бурными аплодисментами Питера Хиггса, специально приглашенного на семинар.

Руководители обоих экспериментов, занимавшихся поисками бозона Хиггса, — CMS и ATLAS — объявили об открытии новой частицы, но подчеркнули, что для ее точной идентификации понадобится время.

«Мы наблюдали новый бозон с массой 125,3±0,6 ГэВ со статистической значимостью в 4,9 сигма»,

— объявил Джо Инкандела, руководитель коллаборации CMS.

«В наших данных мы наблюдали ясные свидетельства существования новой частицы на уровне точности в 5 сигма в области масс в 126 ГэВ. Замечательная работа БАК и детектора ATLAS и огромные усилия десятков людей позволили нам сегодня рассказать о столь замечательных результатах, однако, чтобы довести наши результаты до уровня официальной научной публикации, нужно еще некоторое время», — заявила в ходе своего доклада руководитель эксперимента ATLAS Фабиола Джанотти.

Уровень статистической значимости в 5 сигма означает, что вероятность того, что открытие ошибочно, составляет одну сотую долю процента.

«Выводы пока являются предварительными, но уровень сигнала в 5 сигма вблизи массы в 125 ГэВ, который мы видим, — это кардинально новый результат. Это действительно новая частица. Мы знаем, что это должен быть бозон и что это самый тяжелый бозон, известный на сегодня. Значение этого открытия очень велико, и именно поэтому мы должны быть чрезвычайно аккуратны и внимательны, проводя наши измерения и перекрестные проверки результатов», — подчеркнул руководитель эксперимента CMS Джо Инкандела.

Бозон Хиггса представляет собой последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Эта гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц (подробнее о бозоне Хиггса и истории его появления у физиков-теоретиков можно узнать из вреза).

Оба руководителя отметили отличную работу всего оборудования и своих научных сотрудников.

«Было бы невозможно представить наши физические результаты сегодня так быстро — через две недели после получения данных, если бы не потрясающая работа нашей распределенной сети обработки данных и вычислений GRID. Десятки людей по всему миру внесли свой вклад в замечательно быструю обработку данных, которые мы получили на нашем детекторе», — отметила Фабиола Джанотти.

Таким образом, как и предполагал источник «Газеты.Ru», на семинаре было рассказано об открытии новой частицы.

Однако вопрос о том, является ли эта частица бозоном Хиггса Стандартной модели или «мостом» к «новой физике», оставлен открытым. Это связано с рядом сложностей наблюдения частиц в современной экспериментальной физике частиц.

«Вариантов распада бозона Хиггса, по которым его можно идентифицировать, очень много. Причем на некоторых экспериментальных установках проще регистрировать одни моды распада, на некоторых — другие. «Тэватрон», например, более чувствителен к распаду бозона Хиггса на b-кварки. На LHC проще наблюдать такие моды распада как H->gamma,gamma (распад на два гамма-кванта) и H->ZZ->llll (распад на два Z-бозона с последующий распадом на 4 лептона). Первый канал имеет большее сечение, во втором канале практически отсутствуют фоны. В детекторе CMS, например, изначально предполагалось, что одним из основных каналов распада станет H->gamma,gamma, и поэтому был создан уникальный электромагнитный калориметр, который не имеет аналогов в мире. Ядро этого калориметра составляют кристаллы вольфрамата свинца, созданные в России на заводах в Богородицке и Апатитах», — пояснил «Газете.Ru» участник эксперимента CMS Андрей Крохотин.

«Эксперименты пронаблюдали два канала распада бозона Хиггса — H->gamma,gamma и H->ZZ->llll. В каждом из этих каналов на сегодня число зарегистрированных событий недостаточно, чтобы сделать открытие, но если их скомбинировать, то получается искомое отклонение от фона в 5 сигма, и это открытие.

Однако для уточнения данных о частице нужно еще набирать статистику в отдельных каналах», — отметил он.

Все результаты, обнародованные сегодня, являются предварительными, говорится в официальном сообщении CERN. Они основываются на данных, собранных в 2011 и в 2012 годах, однако информация последних месяцев все еще находится в обработке. Официальная публикация этих результатов в рецензируемом научном журнале планируется на конец июля, причем эксперименты ATLAS и CMS отправят свои статьи одновременно в один и тот же журнал. Эксперименты на БАК продолжаются, поэтому общая картина будет постоянно обновляться и уточняться.

Следующая задача — точно определить природу найденной частицы и ее место в нашей картине понимания устройства Вселенной.

Главный вопрос в том, является ли эта частица долгожданным бозоном Хиггса Стандартной модели, последним отсутствующим ее «ингридиентом», или это что-то совсем другое, новое, экзотическое.

Если верно второе, новая частица может стать мостиком к понимаю природы таинственных темной материи и темной энергии, которым принадлежит 96% массы Вселенной и о которых мы пока ничего не знаем.

«Это веха в нашем понимании природы, великий день. Открытие частицы, похожей на бозон Хиггса, открывает путь к более детальному изучению, для которого требуется больше статистики. Однако оно позволит детально описать свойства новой частицы и, вероятно, прольет свет на тайны нашей Вселенной», — заключил генеральный директор CERN Рольф Хойер.