Бозон Хиггса восстанавливали, как древнюю вазу по осколкам

Фото EPA

Сотрудники Физического института РАН (ФИАН), принимавшие участие в двух главных экспериментах на большом адронном коллайдере, прокомментировали открытие "частицы Бога" и рассказали о том, как происходили поиски.

Бозон Хиггса — частица, живущая ничтожно короткое время и подверженная очень быстрому распаду, пояснил участник эксперимента ATLAS, старший научный сотрудник ФИАН Владимир Тихомиров. При этом, по его словам, каналов, то есть вариантов, распада достаточно много, поэтому невозможно предсказать заранее, на какие частицы в каждом конкретном случае бозон Хиггса распадется.

"Детекторы на БАКе не могут зарегистрировать бозон Хиггса напрямую, — признал он. — Но продукты ее распада живут достаточно долго для того, чтобы быть зарегистрированными. Например, лептоны, на которые распадаются так называемые 3-бозоны. Однако — и в этом заключается одна из основных проблем — те же самые частицы, на которые распадается бозон Хиггса, могут быть рождены и в результате процессов, которые к искомому Хиггс-бозону никакого отношения не имеют".

Впрочем, физики и по этим следам могут, как археологи по осколкам древней вазы, восстановить облик частицы: зная массы и энергии продуктов распада, можно определить массы их "родительских" частиц.

Еще одна серьезная проблема заключается в том, что и в этом случае "частица Бога" ведет себя так, как если бы древняя ваза в руках археологов не имела формы: теория, которая предполагает существование Хиггс-бозона, не может показать массу этой частицы. По словам главного научного сотрудника ФИАН Игоря Дремина, она может быть любой.

Для разрешения этой проблемы, ученые строят распределение масс частиц, то есть число событий с конкретными массами, которые были восстановлены по характеристикам возможных продуктов распада, как например, пары так называемых гамма-квантов. И, в том случае, если среди всех этих пар в самом деле есть и появившиеся в результате распада искомого бозона, то каждый раз они будут давать одну и ту же массу. Тогда на фоне случайных событий будет наблюдаться некий выдающийся пик.

Ученые, проводящие исследования бозонов, подобные пики вероятностей, как правило, указывают в так называемых "сигма". Увеличивающееся количество которых говорит о том, что событие, скорее всего, носит закономерный характер. Согласно договоренности участников научного сообщества, результат считается достойным доверия в том случае, если выявлено как минимум пять сигм. В случае с открытием бозона Хиггса,результаты, предъявленные исследователями, соответствуют степени достоверности, превосходящей пять сигма. Практически это означает, что существование бозона можно считать доказанным, в то время как вероятность того, что открытие ошибочно, составляет всего одну сотую долю процента, констатирует руководитель коллектива CMS Игорь Голутвин.

В 2013 году работа БАК будет приостановлена на полтора года, в течение которых экспериментальная машина будет подготовлена к переходу на полную энергию — 14 ТэВ на два пучка. Предстоящий после перерыва запуск коллайдера на полную мощность позволит сделать измерения массы бозона Хиггса более точными, а также нарастить статистику распада бозона по другим каналам. Кроме того, он позволит ученым провести не менее интересные эксперименты по поиску других гипотетических частиц, предсказываемых некоторыми теориями. Так что не исключено, что обнаружение бозона Хиггса — это лишь первый шаг в череде фундаментальных открытий, которые помогут сделать исследования на БАК, надеются в ФИАНе.

Сайт Вести.Ru также публикует подробности открытия "частицы Бога", обнародованные Европейской организацией по ядерным исследованиям (CERN).