Десять лет бозону Хиггса, что ждет физику элементарных частиц с 5 июля

Когда необходимая энергия столкновения будет достигнута примерно 5 июля, протоны снова будут вброшены в гигантское подземное кольцо в противоположных направлениях и врежутся друг в друга почти со скоростью света.

Во время столкновений можно наблюдать редкие процессы рождения и распада, которые ровно десять лет назад произвели мировую сенсацию: 4 июля 2012 года Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве объявила об обнаружении бозона Хиггса. Частица подтверждает существование так называемого поля Хиггса, которое придает элементарным частицам их массу.

Пока эксперты в Женеве надеются получить массу новых открытий для физики элементарных частиц на новом, третьем испытательном полигоне, коллеги из США обливаются холодным душем: «От «кошмара не найти больше ничего», пишет специализированный журнал " Наука". Обнаружение бозона Хиггса стало одной из главных причин, по которой в Женеве был построен ускоритель частиц. Выполнена ли его миссия? Что, если не осталось ничего, что можно было бы обнаружить?
Есть ли зависть по ту сторону Атлантики, где тоже есть ускоритель частиц, но не открыт бозон Хиггса? «Вы стоите перед пустыней (в ЦЕРНе) и не знаете, насколько она велика», — цитирует журнал слова физика из Миннесотского университета Марвина Маршака.

Физик частиц CERN Михаэль Дюрссен-Деблинг видит это по-другому. «Бозон Хиггса прекрасно вписывается в теорию, но поскольку он так отличается от всего остального, что мы знаем, до сих пор нет фундаментального понимания того, почему он такой, какой он есть», — говорит уроженец Дармштадта из Немецкого агентства печати. Было бы интересно узнать, насколько сильно он связан с известными частицами материи или какое взаимодействие будут иметь два бозона Хиггса друг с другом. Поскольку одновременное наблюдение двух бозонов Хиггса крайне редко, пришлось бы генерировать еще больше столкновений протонов.

Дюрссен-Деблинг был там десять лет назад, когда в ЦЕРН наконец поступили данные, которых специалисты ждали почти 50 лет. Физики, в том числе Питер Хиггс, теоретически предсказали бозон Хиггса еще в 1960-х годах (за это была присуждена Нобелевская премия по физике 2013 года), но доказательств долго не было.

Так насколько захватывающим было открытие в ЦЕРН?

«Тогда не было ни одного момента Эврики», — сообщает Дюрссен-Деблинг из Немецкого агентства печати. Эврика, что в переводе с древнегреческого означает «я нашел это», как говорят, была вызвана Архимедом более 2000 лет назад, когда он внезапно сделал новаторское открытие в ванне. Физики элементарных частиц в Женеве уже несколько месяцев подозревали, что идут по следу сенсации. Однако миллиарды столкновений протонов в секунду генерируют огромное количество данных, которые сначала должны быть оценены на компьютере.

«Сначала вы увидели в данных несколько многообещающих сигналов, а затем некоторые из них оказались статистическими флуктуациями», — говорит Дюрссен-Деблинг о захватывающих месяцах, предшествовавших июлю 2012 года. «Когда мы увидели четкий сигнал», — описывает Дюрссен- Деблинг сделал большой изгиб рукой — «конечно, волнения было много». Но физики должны знать очень хорошо. Говорят, что вероятность того, что это неправильное толкование, составляет менее 1 на 3,5 миллиона. Когда они приблизились к этому числу, 4 июля 2012 года они обнародовали мировую сенсацию.

Физики элементарных частиц могут воротить носы, но за пределами научного сообщества бозон Хиггса часто называют «частицей Бога». Название происходит от того факта, что без поля Хиггса многие частицы не имели бы фундаментальной массы, поэтому у них не было бы фундаментальных свойств, и ничто во Вселенной не было бы таким, какое оно есть. Физик Дэвид Миллер нашел для этого яркий образ: На вечеринке много людей, они символизируют поле Хиггса. Когда в бар заходит знаменитость, она с легкостью делает первые несколько шагов, но затем вокруг них толпится больше людей, и их продвижение замедляется — подобно тому, как элементарные частицы набирают массу в поле Хиггса.

Почему физикам элементарных частиц все еще нужно лучше знать вещи? «Фундаментальные исследования», — говорит Дюрссен-Деблинг. Это всегда того стоит, даже если вначале часто бывает трудно предсказать, что из этого может получиться. ЦЕРН относится к устройствам и процедурам, которые были разработаны там и используются сегодня в медицине, особенно в терапии рака и борьбе с опухолями. Или Всемирная паутина, отправная точка цифровой революции, для которой компьютерный специалист Cern Тим Бернерс-Ли создал основу в 1990 году.

Помимо дальнейших исследований бозона Хиггса, в ЦЕРН проводятся и другие эксперименты. Не исключено открытие новых частиц. «Есть теории, которые предсказывают возникновение новых частиц пруд пруди», — говорит Дюрссен-Деблинг. Только эксперименты могли подтвердить или опровергнуть эти теории. По его словам, было бы не менее интересно найти у известных частиц свойства, противоречащие ожиданиям. Уже были первые признаки так называемых кварков красоты. Если бы это подтвердилось, это указывало бы на неизвестную силу природы и было бы новым ощущением.