Самые ожидаемые эксперименты, которые могут изменить мирЭра физики элементарных частиц подошла к концу. Когда ученые CERN в июле прошлого года объявили, что нашли бозон Хиггса, который отвечает за предоставление массы всем другим частицам, они обнаружили окончательную недостающую часть в системе, которая учитывает взаимодействие всех известных частиц и сил. Эта теория носит название Стандартной модели.
Следы частиц
Хорошо ли это? Возможно нет.
Бозон Хиггса, как полагали физики, поможет им найти другие теории, которые должны исправить слабые моменты Стандартной модели. Но вместо этого частица ввела их в еще более запутанную ситуацию.
«Мы попали в головоломку, которую сложно распутать», — заявила физик Мария Спиропулу, работавшая на главном эксперименте БАК в процессе поисков «Хиггса» — CMS.
Это может показаться странным, но физики надеялись, возможно даже ожидали, что бозон Хиггса не окажется в том месте, которое было ожидаемо. Во всяком случае, ученые надеялись, что свойства Хиггса будут в достаточной мере отличаться от спрогнозированных Стандартной моделью, чтобы исследователи начали строить новые модели на основе расхождений. Но масса хиггсовского бозона попала почти в яблочко предсказаний, выведенных в рамках Стандартной модели.
Чтобы еще больше усугубить ситуацию, ученые надеялись найти доказательство других странных частиц. Они могли бы указать направление в сторону теорий за пределами Стандартной модели, например, в пользу популярной нынче суперсимметрии, которая предполагает существование тяжелого двойника всех известных субатомов, вроде электронов, кварков и фотонов.
Вместо этого, правота ученых расстроила их. Как же нам выбраться из этой бездны? Больше данных!
В течение следующих нескольких лет экспериментаторы будут выдавать новые результаты, которые помогут ответить на вопросы о темной материи, свойствах нейтрино, о природе хиггсова бозона и, возможно, откроет новую эру физики. Сейчас мы поговорим об инструментах, о которых не стоит забывать. Они больше всего волнуют ученых, поскольку могут пустить трещины в укладе современной физики. Журнал Wired сделал подборку самых значимых из них.
Содержание
1ATLAS и CMS
2NOvA и T2K
3Прямое обнаружение темной материи
4GERDA и MAJORANA
5Странные нейтрино
6IceCube
7Нейтринный эксперимент Long-Baseline
8HL-LHC и ILC
9Исследования темной энергии
ATLAS и CMS
ATLAS
Сейчас на Большой адронном коллайдере не сталкиваются протоны. Вместо этого инженеры устанавливают обновления, которые помогут при поисках на еще более высоких энергиях. Коллайдер, вероятнее всего, будет закрыт до 2015 года, однако большое количество данных по-прежнему открыто для исследований. Два основных эксперимента по поиску бозона Хиггса, ATLAS и CMS, хранят множество сюрпризов в чуланах.
«Мы искали низко висящий плод», — говорит физик Дэвид Миллер из Чикагского университета, работающий в ATLAS. — «Все, что мы нашли, это Хиггс, и теперь мы возвращаемся к тяжелым палкам».
Что еще может скрываться в данных? Никто не знает наверняка, но коллаборация проведет следующие два года, прочесывая данные, собранные в 2011 и 2012 годах, когда и нашли Хиггса. Ученые надеются увидеть намеки на другие, более экзотические частицы, которые были предсказаны в рамках теории суперсимметрии. Они также помогут лучше понять бозон Хиггса.
Как видите, у ученых нет звоночка, который здинькает каждый раз, когда их детектор находит бозон Хиггса. На самом деле, ATLAS и CMS вообще не могут увидеть Хиггса. Они ищут частицы, на которые распадается бозон. Самый простой способ обнаружения — это увидеть, как Хиггс распадается на кварк и антикварк или два фотона. В настоящее время ученые пытаются выяснить то, как часто в процентном соотношении бозон распадается на разные комбинации частиц, что поможет в дальнейшем сузить диапазон его свойств.
Кроме того, возможно, что при тщательном анализе физики сложат проценты для каждого из различных вариантов распада и обнаружат, что не дошли до 100. Может быть крошечный остаток, который укажет на то, что Хиггс распадается на частицы, которые не может засечь детектор.
«Мы называем это невидимым распадом», — комментирует Мария Спиропулу. Вполне возможно, что Хиггс частично превращается в нечто действительно странное, вроде частиц темной материи.
http://боевой-народ.рф/forum/index.php?showtopic=88111&st=1300&start=1300
