Со «свежевырезанными» графиками из последних данных, собранных в ходе двух экспериментов по физике элементарных частиц, группы ученых из Большого адронного коллайдера в ЦЕРН, Европейского центра ядерных исследований, заявили во вторник, что они записали «дразнящие намеки» на неуловимые субатомные частицы, известные как бозон Хиггса, но не может окончательно сказать, что он существует ... пока. Тем не менее, они предсказывают, что запуск коллайдера 2012 года должен принести достаточно данных, чтобы сделать определение.
«Тот факт, что мы можем показать результаты очень сложного анализа всего через месяц после того, как последний бит данных, которые мы использовали, был записан, очень обнадеживает», - говорит доктор Грег Ландсберг, физический координатор Компактного мюонного соленоида (CMS). Детектор на LHC рассказал Space Magazine. «Он говорит вам, насколько быстро время выполнения заказа. Это действительно беспрецедентный случай в истории физики элементарных частиц: такие большие и сложные эксперименты дают столько данных, и это очень интересно ».
На данный момент основной вывод более 6000 ученых из объединенных команд из CMS и детекторов частиц ATLAS заключается в том, что они смогли ограничить диапазон масс бозона Хиггса стандартной модели - если он существует - в диапазоне 116- 130 ГэВ в эксперименте ATLAS и 115-127 ГэВ в CMS.
Стандартная модель - это теория, которая объясняет взаимодействия субатомных частиц - которая описывает обычную материю, из которой состоит Вселенная - и в целом работает очень хорошо. Но это не объясняет, почему некоторые частицы имеют массу, а другие нет, и также не описывает 96% невидимой Вселенной.
В 1964 году физик Питер Хиггс и его коллеги предположили существование таинственного энергетического поля, которое взаимодействует с некоторыми субатомными частицами больше, чем другие, что приводит к различным значениям массы частиц. Это поле известно как поле Хиггса, и бозон Хиггса является самой маленькой частицей поля Хиггса. Но бозон Хиггса еще не был обнаружен, и одной из главных причин, по которой был построен LHC, была попытка найти его.
Чтобы найти эти крошечные частицы, LHC разбивает вместе высокоэнергетические протоны, преобразуя часть энергии в массу. Это производит брызги частиц, которые улавливаются детекторами. Однако открытие Хиггса основано на наблюдении частиц, в которые распадаются эти протоны, а не самого Хиггса. Если они существуют, они очень недолговечны и могут разлагаться разными способами. Проблема в том, что многие другие процессы также могут давать такие же результаты.
Как ученые могут определить разницу? Короткий ответ заключается в том, что если они могут выяснить все другие вещи, которые могут генерировать хиггсовский сигнал, и типичную частоту, с которой они будут возникать, то если они увидят больше этих сигналов, чем предполагают современные теории, это даст им место искать хиггса.
Эксперименты видели превышения в аналогичных диапазонах. И, как отмечается в пресс-релизе ЦЕРН, «взятые по отдельности, ни один из этих излишеств не является более статистически значимым, чем бросание кубика и получение двух шестерок подряд. Что интересно, есть несколько независимых измерений, указывающих на область от 124 до 126 ГэВ ».
«Это очень многообещающе», - сказал Ландсберг, который также является профессором Университета Брауна. «Это показывает, что оба эксперимента очень, очень хорошо понимают, что происходит с их детекторами. Обе калибровки видели избыток при низких массах. Но, к сожалению, природа нашего процесса является статистической, и статистика, как известно, время от времени играет забавные трюки. Таким образом, мы на самом деле не знаем - у нас нет достаточных доказательств, чтобы знать - является ли то, что мы увидели, проблеском бозона Хиггса или это просто статистические флуктуации процесса модели Standand, которые имитируют тот же тип подписей, что и если бозон Хиггса произведен.
По словам Ландсберга, единственный способ справиться со статистикой - это получить больше данных, и ученым необходимо значительно увеличить размер выборок данных, чтобы однозначно ответить на вопрос о том, существует ли бозон Хиггса при массе 125 ГэВ или любой другой массе. диапазон, который еще не был исключен.
Хорошей новостью является то, что в 2012 году будет много данных.
«Мы надеемся в четыре раза увеличить объем данных, собранных в этом году», - сказал Ландсберг. «И это должно дать нам достаточно статистической достоверности, чтобы по существу решить эту загадку и сказать миру, видели ли мы первые проблески бозона Хиггса. Как показала команда сегодня, мы будем продолжать расти, пока не достигнем уровня статистической значимости, который считается достаточным для открытия в нашей области ».
Ландсберг сказал, что в пределах этого небольшого диапазона Хиггсу некуда спрятаться. «Это очень увлекательно и говорит о том, что мы почти на месте. У нас достаточно чувствительности и красивых детекторов; нам нужно немного больше времени и немного больше данных. Я очень надеюсь, что мы сможем сказать что-то определенное к следующему году ».
Так что неизвестность строится, и 2012 год может стать годом Хиггса.
Больше информации: пресс-релиз ЦЕРНа, ArsTechnica
