Одной из главных задач Большого Адронного Коллайдера было обнаружение бозона Хиггса, без которого элементарные частицы не могут обладать массой. В теории. Восемь лет назад, несмотря на трудности, бозон Хиггса был обнаружен экспериментально, теория элементарных частиц, Стандартная Модель, обрела полноту, а теоретическая физика в целом продемонстрировала свою мощь. Как сейчас говорят физики, когда хотят налить немножко пафоса, началась «эра измерений» свойств бозона Хиггса.
Почему же так долго (Питер Хиггс предсказал бозон в 1964 году) не удавалось зарегистрировать бозон Хиггса, и так сложно сейчас исследовать его свойства? Изначально Стандартная Модель возникла как теория, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, с одним большим недостатком – в ее рамках у физиков не получалось, до поры до времени, корректно ввести массы частиц. Эта проблема, конечно же, требовала решения, и со временем появились несколько конкурирующих теорий, которые позволяли массы частицам приписать. Одной из них был «механизм Хиггса», наверное, самый элегантный из конкурентов. С помощью механизма Хиггса в Стандартной модели появились массы, но вот беда – ввести массы можно было несколькими способами, каждому из которых соответствовал свой бозон, а иногда и не один. И какой конкретно способ верный, можно было определить только экспериментально, обнаружив бозон или бозоны Хиггса. Поэтому единственным возможным способом поиска бозона стало сплошное сканирование характерных реакций частиц, в которых рождался и распадался бы бозон Хиггса. И тут физиков подстерегала вторая большая проблема – по всем расчетам бозон Хиггса должен был очень быстро распадаться по сравнению с другими частицами, и поэтому обнаружить среди множества реакций нужную было очень тяжело.
Активный поиск бозона Хиггса начался в 1993 году на Большом Электрон-Позитронном Коллайдере и продолжился на всех ускорителях, которые с той поры вставали в строй, пока не закончился успешным экспериментом на Большом Адронном Коллайдере в 2012 году. И еще целый год ушел на обработку данных.
Ключевые роли в такой обработке принадлежат правильной расшифровке гигантского массива данных (например, в эксперименте Run 2 на БАК вырабатывается 25 гигабайт в секунду) и точным компьютерным симуляциям реакций. Идея обработки данных заключается в том, чтобы наложить на собранные экспериментальные данные результаты теоретического моделирования, определив тем самым, какие частицы и как рождаются в реакциях.
Параллельно с обработкой решается еще одна глобальная задача любого ускорителя – поиск «новой физики». Ведь любое отклонение эксперимента от теоретических расчетов может означать обнаружение чего-то нового, непредсказанного теорией, а значит, выводящего за наши представления о природе.
И, честно говоря, именно обнаружение «новой физики» представляет главный интерес для любого ученого, сама эта возможность выйти за пределы Познанного.
О том, как ищут «новую физику» после обнаружения бозона Хиггса, читайте в СЛЕДУЮЩЕЙ ЧАСТИ.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
