В поиске частиц вообще всё очень интересно. С того момента, как пропадает возможность "видеть" частицы (а пропадает она довольно-таки быстро), всё сводится к оценке некоторых косвенных факторов. Частица оказывает то или иное действие на окружающие объекты и по этому влиянию на систему мы их и выявляем. Например, это могут быть маркеры, связанные с присутствием того или иного поля вокруг частицы, или же действие частицы на чувствительные среды типа знаменитой камеры Вильсона.
Но и тут есть забавное ограничение. Некоторые частицы распадаются быстрее, чем удаётся их зафиксировать. Стоит ли тут говорить, что таких частиц не существует? Ведь по сути это означает, что даже "косвенные факторы" использовать не получится. Просто не хватит времени...
Само собой, что всё зависит от эксперимента и тщательности его проработки и иногда всё правда сводится к спекулятивным теориям. Но есть и примеры "качественной" проработки вопроса. Например, так было с бозоном Хиггса. Посмотрим на его примере как именно работают с такими объектами.
Вот график из знаменитого эксперимента на коллайдере по поиску бозона Хиггса. Мы наблюдаем один из способов обнаружения частицы, которая не может быть обнаружена стандартными способами. Изучите сам график внимательно.
Что, собственно говоря, мы тут видим? На определенном уровне энергии, которая сообщается частичкам в эксперименте (приблизительно 125 ГэВ), наблюдается небольшой скачок на графике.
Теоретически обозначено, что если частица распадается, то она превращается в другие частицы. В случае бозона Хиггса она распадается на пару фотонов. По всей видимости в эксперименте мы обнаруживаем коррелированные пары фотонов.
Скачок согласуется с тем, что мы ожидали бы видеть, если бы у нас был бозон Хиггса с массой покоя-энергией 125 ГэВ, распадающийся на пару фотонов. Отсюда мы делаем "почти справедливый" вывод, что частица обнаружена.
Это вполне нормальная практика. Большинство субатомных частиц не обнаруживаются напрямую, поскольку они быстро распадаются. Однако мы знаем, какими должны быть продукты их распада, и можем сравнить это с экспериментом.
До проведения эксперимента мы точно не знали массу бозона Хиггса, и хотя некоторые диапазоны масс были исключены и имелся ряд значений, оценки сильно различались. Однако после обнаружения этого скачка все изменилось. Скачок визуально не особенно значим, но статистически он весьма важен. Его существование обозначило совпадение с теоретическими предсказаниями и позволило выбрать один из показателей.
Конечно, только потому, что есть такое отклонение, мы не можем быть уверены в существовании бозона Хиггса. Оно и правда похоже больше на случайности. Поэтому на практике проводится ряд уточняющих экспериментов, которые изучают более конкретные свойства и корреляции. Например, была ли обнаруженная частица истинным скаляром (как Хиггс) или, возможно, составной частицей, которая ведет себя как так называемый псевдоскаляр? Дополнительных экспериментов там и правда довольно много.
Поэтому, если вернуться именно к бозону Хиггса, то говорить о том, что он найден по принципу "пальцем" в небо не совсем объективно. Да, используются косвенные методики поиска, но все результаты и их большое количество пересекаются в "точке существования" такой частицы. Частицу нельзя увидеть и пощупать, но сотня экспериментов тоже не должны быть абсолютно неправильными.
Единственный вопрос, который, возможно, еще остаётся, заключается в том, является ли опсианная в итоге модель Хиггса допустимой моделью или, возможно, должно быть что-то более сложное.
Тем не менее на рассматриваемом примере мы вполне можем проанализировать методологию физики частиц. Частицы, которые невозможно увидеть, пощупать или оценить их действие на индикаторы, ищутся похожим образом.
--
💥 Слушайте мои подкасты по теме!
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!