Большой адронный коллайдер намекнул на «Новую физику»

Стандартная модель давно не устраивает учёных сразу по нескольким пунктам. Иллюстрация — kozmikanafor.com

Стандартная модель давно не устраивает учёных сразу по нескольким пунктам. Однако о том, что такое «Новая физика», они пока вообще ничего не знают, а просто надеются, что она существует.

В обоих случаях находка на Большом адронном коллайдере оказалась побочным открытием: таинственные распады обнаружены двумя разными детекторами в ходе совершенно других поисков. На детекторе ATLAS было зарегистрировано около сорока пар фотонов, представляющих собой непредусмотренный Стандартной моделью фотонный излишек. На детекторе CMS «лишних» пар оказалось всего десять.

В каждом случае событие представляло собой по два разлетающихся фотона с общей энергией в 750 гигаэлектронвольт. Если это действительно распавшиеся частицы, то только бозоны (частицы с целочисленным спином, квантовомеханическим показателем намагниченности — лишь они могут распасться на две одинаковых части), которые по массе в шесть раз превосходят бозон Хиггса (частицу, предсказанную в рамках Стандартной модели и придающую массу покоя всем остальным элементарным частицам) и в четыре раза тяжелее самой «жирной» на сегодня элементарной частицы — истинного кварка. Подчеркнём, до сих пор о таких частицах наука даже не догадывалась.

Главной целью, стоявшей перед участниками запущенного в 2008 году проекта «Большой адронный коллайдер», было обнаружить бозон Хиггса. Фото — yarr.me

Что собой представляет гипотетический бозон, исследователи предпочитают говорить с максимальной осторожностью: статистику уникального на сегодня результата трудно назвать даже смехотворной. Шесть десятков наблюдений для физики высоких энергий — меньше, чем ничего. Их результат может оказаться и приветом от «Новой физики», и обычным статистическим пшиком, улыбкой Чеширского кота, ехидной шуткой матери-природы...

Но если это всё-таки реальный сверхмассивный бозон, он тоже может быть чем угодно. Одни учёные считают, что такой бозон способен поменять «всю картину мира». Другие призывают не спешить c оптимизмом и напоминают, что новая частица в принципе может не противоречить Стандартной модели, а представлять собой ещё один бозон Хиггса, просто более тяжелый. Академик РАН Валерий Рубаков категорически возражает против второго бизона Хиггса и полагает, что если такая частица существует, она вполне может оказаться не элементарной частицей, а составной, и проистекающая из неё «Новая физика» — это физика составных частиц. Но, по его словам, всё, что у нас сейчас есть — не более, чем слабый намёк на новую частицу.

Тем не менее, этот «слабый намёк» в виде нескольких десятков «лишних» фотонов стал одним из самых ярких и обсуждаемых результатов второго рабочего прохода Большого адронного коллайдера, длившегося с июня до начала ноября 2015 года. Теперь все с нетерпением ждут третьего прохода, который начнётся в марте и позволит набирать в десять раз больше статистики протон-протонных столкновений, чем сейчас.

Борис Иоффе: «Если бы на БАКе был открыт только бозон Хиггса, физикам было бы трудно убедить инвесторов в необходимости строить новый коллайдер»

Нетерпение исследователей объяснимо: возможно, на кону стоит судьба всей физики высоких энергий. Главной целью, стоявшей перед участниками запущенного в 2008 году проекта «Большой адронный коллайдер», было обнаружить бозон Хиггса — последнюю из элементарных частиц, предсказанных Стандартной моделью, которую никак не удавалось найти. Именно под бозон Хиггса страны-участницы проекта выложили Европейскому центру ядерных исследований (ЦЕРНу) как минимум 10 млрд долларов. Но именно этот результат, полученный ещё в 2012 году, меньше всего устраивал исследователей, заявил в разговоре с корреспондентом «ТД» член-корреспондент РАН Борис Иоффе из Института теоретической и экспериментальной физики.

Сегодня физика высоких энергий — одна из самых дорогостоящих наук в мире. Строить новые, более совершенные установки становится непосильной задачей даже для самых развитых стран. Поэтому физикам, работающим в этой области, необходимо убедить страны-инвесторы раскошелиться на чудо-коллайдер следующего поколения.

— Если бы на БАКе был открыт только бозон Хиггса и ничего больше, физикам было бы трудно убедить инвесторов в необходимости строить новый коллайдер, — объясняет Борис Иоффе. — «Мы дали вам денег на открытие важной, причём последней в списке частицы. Вы её открыли. Зачем теперь нам тратиться на строительство новой установки?» — вот что они рисковали услышать. В этом смысле было бы выгоднее вообще не найти бозон Хиггса. Но, конечно, самый счастливый вариант — обнаружить и бозон Хиггса, что закрыло бы последнюю страницу Стандартной модели, и какие-то новые, неожиданные частицы (это открыло бы первую страницу совершенно новой книги).

Похоже, эта страница вот-вот откроется.

Фото на главной — gravitasfreezone.files.wordpress.com