Защо Големият адронен колайдер продължава да работи, ако Хигс бозонът вече е открит? И с какво ще се занимават учените от ЦЕРН по време на спирането на ускорителя за година и половина? И още – къде ще търсят „новата физика”? На тези въпроси се е опитала да отговори Газета.ру.
На Големия адронен колайдер приключиха последните работни дни, в които се сблъскват протони с оловни ядра. Работата по протон-протонните сблъсъци на невиждано висока енергия – 7 тераелектронволта – също е приключила, а специалистите от ускорителя се готвят за година и половина модернизиране на ускорителя. През 2015 година той ще тръгне с двойно по-голяма мощност от сегашната. С какво ще се занимават през това време научните екипи, разказват членовете на двете най-големи колаборации, работещи с детекторите, създадени за търсенето на Хигс бозона – ATLAS и CMS.
„Основната ни цел е да махнем думата „подобна” от фразата „частица, подобна на Хигс бозона”. Това е най-близката ни цел. Смятам, че вече имаме достатъчно статистика, за да направим това. Необходимо ни е само време, за да обработим данните. Засега още не знаем какъв точно е този Хигс бозон – дали предсказаният от Стандартния модел, или не”, обяснява Ейлам Грос от Научноизследователския институт „Вайцман” (Израел) и член на колаборацията ATLAS.
„2012 година беше необикновено важна, възможно дори най-важната година за физиката на частиците за последните 30-40 години. Мисля, че скоро хората ще си спомнят за това, което видяха през юли (тогава беше обявено откриването на новата частица) като за „юлска революция”. Но 2013-а също може да стане много интересна година, която да открие нови свойства на откритата частица. Имаме маса данни, които ни предстои да анализираме. Засега е трудно да се каже достатъчни ли са те за проясняването на въпроса със спина на частицата, но така или иначе след обработката им ще имаме какво да кажем. През тази година задължително ще излезем с нова информация по изследването на Хигс бозона”, обещава Грег Ландсберг, координатор на физическата програма на експеримента CMS от университета „Браун” (САЩ).
„Освен това продължаваме търсенето на нови, още непредсказани частици. Едва ли не ще ни се удаде да открием гравитона (хипотетичен квант – носител на гравитационното взаимодействие). Ако той съществува, енергията на Големия адронен колайдер няма да ни позволи да го видим. Но можем да търсим отклонения от Стандартния модел.
Защо имаме съмнения, че тази стройна теория е напълно вярна? Тя се отличава с неестествено точна „настройка”. Тоест, за да работи тя, всички параметри трябва да са избрани изключително стриктно. Как мислите – ще успеете ли да изправите писалката върху върха на пълнителя й? По принцип това е възможно, ако се прави много, много внимателно. Но животът ни подсказва, че е малко вероятно.
Стандартният модел е такава неустойчива структура – за да я накараме да работи, трябва да използваме точни параметри, подобни на изправянето на химикалката, чиято дължина е равна на разстоянието от Земята до Луната, а размерът на върха й е един атом.
„Бащата” на Хигс бозона – Питър Хигс, на посещение при детектора CMS в ЦЕРН.
© CERN
Най-малките изменения на изходните параметри водят до това, че химикалката ще падне на масата. Ето защо Стандартният модел изглежда неестествен на някои учени. Суперсиметричните модели могат да дадат механизма, който ще позволи на химикалката да не падне. Това е един от аргументите в тяхна полза – те дават много елегантно математическо решение на проблема с „неустойчивостта” на Стандартния модел.
Но колкото по-тежки са суперсиметричните частици, толкова по-трудно можем да ги видим. Ето защо ни е необходима двойно по-голяма енергия на сблъсък, която ще бъде достигната при следващото пускане на колайдера”, отбелязва Ландсберг.
Ученият не изключва възможността да се отговори на въпроса за устойчивостта на Стандартния модел още тази година, след като бъдат анализирани натрупаните данни. И това ще бъде важно не само от гледна точка на теоретичната физика, но и за цялата философия на науката – ще се наложи да се признае правото на съществуване на „неестествените теории”.
„Божествената частица”
Съществуването на Хигс бозона е предсказано от Питър Хигс в рамките на т.нар. Стандартен модел (основен модел във физиката на елементарните частици). Механизмът на Хигс е общоприет като съществена част от Стандартния модел, защото обяснява масата на елементарните частици.
Независимо че съществуването на Хигс бозона е предсказано още в началото на 60-те години, почти половин век след това той не е открит. Вследствие на това американският физик Леон Ледерман нарекъл тази частица goddamn particle, което в превод означава „проклетата частица”, „дяволската частица”. Така ученият се готвел да озаглави книгата си. Но неговият съавтор не харесал идеята, премахнал damn и останало само god particle. Така „проклетата” частица се превърнала в „божествена”.
На 4 юли 2012 г. ЦЕРН съобщава, че при експериментите ATLAS и CMS е наблюдавана експериментално частица с характеристиките на Хигс бозон, както са предсказани от Стандартния модел, но е необходима още работа, за да се докаже, че това е именно търсената частица.
„Далечното бъдеще не е толкова очевидно. Когато пуснем Големия адронен колайдер през 2015 година, той ще работи на огромна енергия, ще се повиши и светимостта на ускорителя (тоест вече в една и съща единица време ще можем да регистрираме в пъти повече сблъсъци на частици).
Ще получим гигантски масив данни, което не може да не доведе до нов сериозен пробив във физиката на частиците.
Още много неща ни предстои да разберем – само един Хигс бозон ли съществува, или те са много, в кой от суперсиметричните модели, фундаментална частица ли е, дали е източник на някакво ново взаимодействие, напълно ли обяснява природата на масата”, пояснява Маруми Кадо от университета „Париж-Юг” и член на колаборацията ATLAS.
„Може да ни трябват още 20 години, за да изучим самия бозон. „Хигс” не живее, той мигновено се разпада на други частици.
Квантовата механика ни казва каква е вероятността за разпада до едни или други крайни продукти. Да измерим тези вероятности с най-добрата възможна точност, е главната ни цел в следващите няколко години”, отбелязва Грос.
Статията е публикувана във в. ПРЕСА
