Совет 1: Найден ли бозон Хиггса

Большой адронный коллайдер, восемь лет строившийся при участии международного сообщества ученых и инженеров, через три года после запуска начал выдавать результаты, которых от него ожидали. Первые данные относятся к признакам существования в действительности теоретически предсказанной элементарной частицы - бозона Хиггса.



Поиски подтверждения существования бозона Хиггса были заявлены Европейским центром ядерных исследований - CERN - в первых строках повестки исследований, которые должны проводиться на адронном коллайдере в Швейцарии. Эта организация и обеспечивает научное руководство всем проектом создания и эксплуатации ускорителя, равного которому нет на нашей планете. Этот агрегат должен разгонять элементарные частицы - протоны - до максимально возможной скорости и сталкивать их между собой. Регистрирующая все происходящее при столкновении электроника собирает и обрабатывает данные, на основе которых ученые должны делать выводы о процессах, порождаемых этим столкновением. Это означает, что во всем проекте было три основных проблемы. Первая - создать оборудование, которое способно сталкивать протоны между собой на достаточной скорости. Скорость, при которой должен проявлять себя бозон Хиггса, была выведена теоретически, и ученые смогли получить ее с помощью коллайдера. Вторая - добиться от измерительной электроники данных, которым можно доверять. Суда по заявлениям CERN, за пять лет со дня запуска ускорителя эту проблему тоже удалось решить и точность зафиксированных данных выражается пятью константами сигма - этого достаточно, чтобы считать полученные результаты достоверными.

Осталось последнее узкое место - интерпретация учеными полученных результатов. Данные, зафиксированные в ходе двух экспериментов с названиями CMS и ATLAS, проводившие их физики оценивают как подтверждение существования ранее не зарегистрированной частицы. Ее свойства в проведенных экспериментах соответствовали тем, которые в теории приписываются бозону Хиггса. Поэтому в CERN уверены в открытии некой новой частицы, но пока не заявляют однозначно об обнаружении именно бозона Хиггса.


Совет 2: Является ли бозон Хиггса частицей бога

Частица Бога – ироническое прозвище бозона Хиггса, предложенное несколько лет назад известным физиком Леоном Реедерманом и раскрученное средствами массовой информации для достижения эффекта разорвавшейся бомбы. В научном мире бозон Хиггса называют просто хиггсом, а используемый СМИ «псевдоним» стараются не употреблять.



Но представители религий активно призывают журналистов и ученых не называть бозон Хиггса частицей Бога. Такое прозвище открытой элементарной частицы подразумевает, что тайна творения рано или поздно будет раскрыта научным миром и станет доступна для человеческого разума. А это, по мнению многих религий, является абсолютным заблуждением. Элементарным частицам нельзя присваивать божественные качества, иначе создается впечатление, что наука пытается искусственно создать процесс творения в лаборатории или изучить Бога современными средствами.

Противниками использования термина «частица Бога» стали и философы. Мистическое возвышение естественных наук напоминает древние объяснения загадке творения, которую пытались разгадать древние теологи и философы. Кроме того, назвав элементарную частицу частицей Бога, осуществляется обещание раскрыть все загадки космоса, обнаружить последнюю частицу в физике, после которой открывать больше нечего. Таким образом, результаты философских и теологических изысканий нельзя подменять исследованиями современной физики.

Название «частица Бога» - это не более чем маркетинговая тактика, появившаяся после публикации Леоном Реедерманом своей книги, посвященной проблеме бозона Хиггса. Книга называлась «Частица Бога» и была опубликована в 1993 году. С тех пор этот «псевдоним» бозона Хиггса и получил свою популярность. Однако сами физики относятся к этому претенциозному термину иронически и стараются не употреблять его.

Однако, открытие бозона Хиггса чрезвычайно важно для современной науки. Именно эта частица, согласно Стандартной модели строения Вселенной, дает науке ключ к разгадке механизма образования массы. Также физики считают, что Большой взрыв, произошедший 13,7 миллиардов лет назад и положивший начало Вселенной, не обошелся без участия этого бозона. Именно сила, порождающая возникновение этой элементарной частицы, дала начало образованию галактик, звезд и планет из изначального хаоса. Из всего этого следует, что открыв бозон Хиггса, ученые приблизились к разгадке возникновения Вселенной и получили подтверждение модели ее строения.

Кроме того, в пользу иронического названия «частица Бога» говорят и те трудности, с которыми столкнулись ученые, доказывая существование гипотетической частицы, впервые предсказанной Хиггсом в 1964 году. Для проведения научного эксперимента по получению частицы Бога был построен Большой Андронный коллайдер, стоимостью более 8 миллиардов долларов. Затем в течение нескольких лет не могли наладить его работу. А теперь предстоит доказать, что обнаруженная частица и есть та самая недостающая элементарная частица в Стандартной модели Вселенной.


Видео по теме

Совет 3: Как ищут бозон Хиггса с помощью коллайдера

Некоторые ученые полагают, что 4 июля 2012 года физикам открылись ворота в так называемую «Новую Физику». Это условное обозначение для тех областей непознанного, которые находятся за пределами Стандартной модели: новые элементарные частицы, поля, взаимодействия между ними и т.д. Но до того ученым пришлось найти и допросить привратника – пресловутый Бозон Хиггса.



Большой адронный коллайдер состоит из кольца ускорителя (магнитной системы) длиной 26 659 м., инжекционного комплекса, ускорительной секции, семи детекторов, предназначенных для обнаружения элементарных частиц, и нескольких других малозначимых систем. Два из детекторов коллайдера используют для поиска хиггсовского бозона: ATLAS и CMS. Одноименными аббривеатурами именуются проводящиеся на них эксперименты, а также коллаборации (группы) ученых, которые работают на этих детекторах. Они довольно многочисленны, например, в коллаборации CMS участвует около 2,5 тыс. человек.

Для того чтобы засечь новые частицы, в коллайдере создают протон-протонные столкновения, т.е. столкновения пучков протонов. Каждый пучок состоит из 2808 сгустков, а в каждом из этих сгустков – около 100 млрд протонов. Разгоняясь в инжекционном комплексе, протоны «впрыскиваются» в кольцо, где ускоряются при помощи резонаторов и обретают энергию 7 Тэв, а затем сталкиваются в местах расположения детекторов. Результатами таких столкновений является целый каскад частиц с различными свойствами. Перед началом экспериментов ожидалось, что одной из них будет бозон, ранее предсказанный физиком-теоретиком Питером Хиггсом.

Бозон Хиггса – это нестабильная частица. Появляясь, он тут же распадается, поэтому его искали по продуктам распада на другие частицы: глюоны, мюоны, фотоны, электроны и т.д. Процесс распада фиксировался детекторами ATLAS и CMS, а полученная информация отправлялась на тысячи компьютеров по всему миру. Ранее ученые предположили, что каналов (вариантов распада) может быть несколько, и с разным успехом совершали исследования по каждому из этих направлений.

В конце концов 4 июля 2012 г на открытом семинаре в CERN физики предоставили результаты своей работы. Ученые из коллаборации CMS объявили, что анализировали данные по пяти каналам: распад бозона Хиггса на Z-бозоны, гамма-фотоны, электроны, W-бозоны и кварки. Суммарно статистическая значимость обнаружения бозона Хиггса составила 4,9 сигмы (это термин из статистики, так называемое «стандартное отклонение») для массы 125,3 Гэв.

Затем ученые из коллаборации ATLAS объявили данные распада бозона по двум каналам: на два фотона и на четыре лептона. Суммарно статистическая значимость для массы в 126 Гэв составила 5 сигма, т.е. вероятность того, что причиной наблюдаемого эффекта является статистическая флуктуация (случайное отклонение), равна 1 к 3,5 млн. Этот результат позволил с большой долей вероятности объявить об открытии новой частицы – бозона Хиггса.


Источники:
  • Поиск хиггсовского бозона на LHC

Совет 4: Как нашли бозон Хиггса

4 июля 2012 года специалисты Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) заявили, что ими наконец-то обнаружен бозон Хиггса. Существование такой гипотетической частицы было предсказано около пятидесяти лет назад, но получить практическое подтверждение этой гипотезе стало возможно только после запуска Большого адронного коллайдера.



В середине 60-х годов прошлого века мало кому известный преподаватель Эдинбургского университета Питер Хиггс предсказал существование особой частицы, которая является основой современной модели мироздания. Именно по этой причине бозон Хигса окрестили «частицей Бога». Экспериментально подтвердить факт существования частицы помог БАК – Большой адронный коллайдер, представляющий собой грандиозную установку для изучения элементарных частиц.

Хиггс предположил, что существует некая среда или «отягчающее» поле, пролетая через которое элементарные частицы начинают с ним взаимодействовать. Чем сильнее взаимодействие, тем медленнее прорывается через среду частица, и тем большей массой эта частица обладает. В кругах физиков возникла идея: посредством мощного ускорителя «отщипнуть» часть поля, устроив своеобразный «Большой Взрыв наоборот».

Согласно законам квантовой механики, предсказанное Хиггсом «отягчающее» поле состоит из квантов, являющихся одновременно как волной, так и частицей. Кванты гипотетического поля Хиггса получили в науке название бозонов.

Идея эксперимента состояла в том, чтобы мощным ударом разбить пару, состоящую из протона и бозона Хиггса. Это позволило бы увидеть освобожденный протон, превратившийся без специфической среды в фотон света и еще одну частицу – искомый бозон Хиггса.

Опыты начались в начале 80-х годов прошлого века на первом коллайдере, построенном Европейской организацией по ядерным исследованиям. Тогда найти бозон Хиггса не удалось, но было получено множество обнадеживающих промежуточных результатов. Впоследствии работы продолжились на Большом адронном коллайдере, построенном в районе Женевского озера. Новые эксперименты продолжались более одиннадцати лет и позволили откорректировать параметры исследований, а также определить диапазон измерений.

Несколько лет ожидания и значительные затраты на исследовательский проект принесли свои результаты. В официальном пресс-релизе CERN от 4 июля 2012 года было сделано осторожное заявление о том, что выявлены явные признаки существования новой частицы, вписывающейся в рамки выдвинутой Хиггсом теории. Несмотря на существующую небольшую вероятность ошибки, большинство физиков уверены, что поиски бозона Хиггса успешно завершены.


Видео по теме
Источники:
  • «В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса», И. Сэмпл, 2012.

Совет 5: Каковы последние результаты поиска бозона Хиггса

Современные теории строения вещества во вселенной остро нуждаются в подтверждении своих наиболее фундаментальных положений - без этого теряет смысл дальнейшая работа занимающихся ими ученых. К таким теориям относится и «стандартная модель», описывающая взаимодействие элементарных частиц. Для подтверждения ее правильности необходимо, чтобы в природе существовала неоткрытая пока частица с определенными в теории свойствами - бозон Хиггса.



Поиски следов этой частицы, которые должны проявляться при столкновении протонов на скоростях, сравнимых со скоростью света, ведутся на самом мощном сегодня ускорителе частиц - большом адронном коллайдере. На его строительство в Швейцарии ушло восемь лет и столько же миллиардов долларов. Это не единый агрегат - на его основе действует несколько независимых комплексов, которые позволяют одновременно проводить семь долгосрочных экспериментов. Их цель - получить с помощью недоступных ранее мощностей сведения о совсем неизвестных или предсказанных в теории элементарных частицах. Каждый из экспериментов имеет собственную команду ведущих их ученых, а обработкой полученных результатов занимаются тысячи физиков в учебных и исследовательских институтах, разбросанных по всей планете.

Самые свежие официальные новости от охотников на бозон Хиггса поступили в первых числах июля 2012 года. На объединенном семинаре CERN (Европейской организации ядерных исследований) и конференции ICHEP 2012, проходившей в австралийском Мельбурне, сделали сообщения руководители двух исследовательских групп из семи. Одна из них работает на компактном мюонном соленоиде - Compact Muon Solenoid - адронного коллайдера и поэтому носит название CMS. Другой называется ATLAS (A Toroidal Large Hadron Collider Apparatus). Оба ведут целенаправленные поиски экспериментального подтверждения существования бозона Хиггса и за 2011 и половину 2012 года накопили экспериментальные данные, которые уже позволяют сделать предварительные выводы.

Физики считают, что обработанные данные доказывают появление в результате столкновения пучков протонов в адронном коллайдере незафиксированной ранее элементарной частицы. Выявленные к настоящему моменту свойства этой частицы укладываются в предсказанные параметры бозона Хиггса. Ученые еще не готовы однозначно заявить, что это именно «частица бога», давшая начальный толчок к возникновению вселенной. Опубликовать более полные данные они планируют во второй половине этого года, а исследования в рамках этих двух и остальных пяти экспериментов будут продолжены.


Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше