Физики: бозон Хиггса все ближе, но пока недостижим

Ученые говорят, что они находятся все ближе к обнаружению бозона Хиггса, конечно, если эта фундаментальная физическая частица вообще существует. Накануне американские ученые обнародовали новые данные, дающие надежду на обнаружение частицы. Напомним, что ранее данные, косвенно указывающие на нее, были получены и на Большом адронном коллайдере в Европе.

Американские ученые говорят, что им удалось получить указания на наличие бозона в рамках экспериментов CDF и Dzero - оба они были проведены на уже выведенном из строя коллайдере Теватрон, работавшем в американском Иллинойсе. Сейчас этот коллайдер уже не функционирует, но данные с него продолжают анализироваться и осознаваться. Ранее следы бозона физики обнаружили в рамках экспериментов на научных установках ATLAS и CMS, работающих на Большом адронном коллайдере в Швейцарии. Физики говорят, что суммируя всю эту информацию, можно значительно лучше понять природу фундаментальной частицы, отвечающей за возникновение массы у любого материального объекта в нашем мире.

Американские физики, работавшие на коллайдере Теватрон говорят, что сейчас они объединяют данные CDF и Dzero, но очевидно, что они обнаружили следы бозона примерно в том же энергетическом диапазоне, что их европейские коллеги, анализирующие данные c ATLAS и CMS. Напомним, что европейские физики сообщили об обнаружении следов бозона в декабре.

Отметим, что никто из физиков пока не заявляет, что бозон на 100% существует, они лишь говорят о наличии следов, указывающих на его наличие в природе. Сам по себе данный бозон является последним из фундаментальных составляющих стандартной модели физики, описывающей принципы взаимодействия частиц и сил, управляющих ими. Согласно стандартной теории, именно бозон Хиггса отвечает за возникновение массы у всех других частиц. Изюминка Хиггса состоит в том, что физикам пока никак не удается вычислить массу (энергию) самого бозона, так как "увидеть" эту частицу никакими другими средствами невозможно.

В декабре группа европейских ученых в рамках экспериментов CMS и ATLAS сообщила, что ими получены следы бозона в диапазоне масс около 125 ГэВ (гигаэлектронвольт), что составляет примерно 133 массы обычного протона. Ранее инструмент ATLAS указал, что Хиггс должен прятаться от ученых в диапазоне 115-131 ГэВ, по последним данным CMS, этот коридор составляет 115-127 ГэВ.

Судя по данным, получаемым учеными, бозон Хиггса представляет собой необычную частицу даже для микрофизики, так как она очень быстро рождается, но еще быстрее погибает, распадаясь на две более легкие составляющие. Кроме того, физики говорят, что в экспериментах на коллайдерах им приходится с очень большой энергией сталкивать частицы, которые образуют, образно говоря, осколки. Эти осколки необходимо отделять от новых более легких частиц, рождаемых в столкновениях.

Сигнал, полученный ATLAS, основывается на двух из пяти возможных путей распада, называемых каналами. То есть, сам бозон Хиггса не был обнаружен, но были обнаружены его производные - четыре лептона, а также следы распада двух гамма-квантов. Эти частицы c научной точки зрения имеют значимость 2,2 сигма, что значит 2%-ная вероятность того, что эти элементы возникли одновременно из-за случайных сторонних событий. С точки зрения физики, для того, чтобы говорить об открытии частицы вероятность должна быть не ниже 5 сигма.

Сандра Кортнер, физик из Института физики им Макса Планка в Германии, говорит, что пока наличие бозона было подтверждено по двум каналам, если бы оно было подтверждено хотя бы по трем каналам, то вероятность автоматически бы удвоилась. "К сожалению, по оставшимся каналам, мы пока не видим наличия бозона. Возможно, мы просто что-то упустили", - говорит она.

По ее словам, если суммировать все имеющиеся на сегодняшний день данные, то существование частицы может быть доказано где-то в диапазоне 125-126 ГэВ. "Отклонения могут пойти в любую сторону, мы пока больше ничего не можем сказать, требуется больше данных, чтобы утверждать что-то наверняка", - говорит физик.

По ее словам, технически бозон может распадаться на два фотона или четыре лептона, причем все эти частицы уже есть в руках у ученых, однако проблема заключается в том, что соединить фотоны и лептоны невозможно, чтобы получить искомый бозон Хиггса.

Американские физики из Лаборатории Ферми, также занимавшиеся поиском бозона, говорят, что современная наука находится буквально на границе обнаружения, но найти искомый бозон пока так и не выходит. "Нам нужна вероятность хотя бы в 3 сигма, после чего мы могли бы уже более уверенно говорить о доказательстве Хиггса", - говорит Роберт Розер, физик из Лаборатории Ферми.