Его называли частицей Бога – неуловимой частицей, на поиски которой ушло почти 40 лет и 4,75 миллиарда долларов. Ученые надеялись, что она закроет одну главу в физике и откроет новую. Но, возможно, бозон Хиггса – не тот ключ, который откроет нам дверь в новую эру науки.
Физики из Польской академии наук, Института физики имени Макса Планка и Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена в Германии не нашли доказательств «скрытых» законов, изучая механизмы образования бозона Хиггса. «Поэтому создаётся впечатление, что в этих механизмах нет предвестников Новой физики, – по крайней мере, пока», – говорит Рене Понселе, физик из Института ядерной физики имени Генрика Неводничанского в Польше.
Первая половина XX века изменила не только то, как мы занимались физикой, но и то, как мы видели Вселенную. Всего за несколько десятилетий ученые прошли путь от споров о самом существовании атомов до описания целого зоопарка субатомных частиц, управляемых неинтуитивными законами вероятности.
К 1960-м годам стало ясно, что в этой коллекции есть вопиющий пробел – гипотетическое поле, которое должно было отвечать за придание другим фундаментальным частицам их массы. Поле Хиггса (и его частица, бозон Хиггса), названное в честь британского физика-теоретика, работавшего над этой проблемой, было бы уникальным явлением в квантовом зоопарке.
Доказательство его существования экспериментально потребовало бы невероятного количества энергии и невероятно чувствительных процессов. В 2012 году, изучив горы данных, собранных в результате высокоскоростных столкновений протонов в Большом адронном коллайдере ЦЕРН, физики наконец-то почувствовали, что у них есть решающие доказательства открытия бозона Хиггса, что сделало его последней частицей в Стандартной модели, существование которой было подтверждено.
С тех пор исследователи продолжали искать контрольные признаки активности бозона Хиггса в «сечениях» столкновений частиц, надеясь найти что-то, что противоречит ожиданиям. И это не просто слепая надежда.
Есть веские основания полагать, что поле Хиггса может содержать ключи к разгадке некоторых из самых больших загадок, стоящих сегодня перед физикой. С одной стороны, взаимодействие частицы с другими субатомными частицами, особенно с частицей, называемой топ-кварком (истинным кварком), может быть особенно чувствительно к влиянию еще не открытой физики. С другой стороны, подозрительно малая масса самого бозона Хиггса может дать представление о самой стабильности основ Вселенной.
Чтобы найти намеки на Новую физику, обычно требуется, чтобы хотя бы один физик произнес бессмертные слова: «Хм, я этого не ожидал». В случае с частицей Хиггса, казалось бы, тривиальные эффекты – такие как тонкое влияние масс других видов субатомных частиц, – которые обычно корректируются, чтобы упростить другие расчеты, могут выявить поразительные отклонения от существующих моделей.
Сосредоточившись на слияниях между несущими силу частицами внутри протонов, исследователи изучили сечения образовавшихся осколков и проделали титаническую работу по выполнению расчетов, на этот раз без поправки на потенциальные массовые эффекты двух различных видов кварков.
Пока что все идет как и ожидалось. «Значения активного сечения для образования бозона Хиггса, найденные нашей группой и измеренные при предыдущих столкновениях пучков на БАК, практически одинаковы, естественно, с учетом текущих вычислительных и измерительных погрешностей», – говорит Понселе.
Это не значит, что другие измерения многочисленных вариаций бозона Хиггса не могут привести к открытию Новой физики. Однако с каждой закрытой дверью закрадывается сомнение: а действительно ли частица Бога – своего рода мессия?
Физики, не желая оставить камня на камне, без сомнения, продолжат выпекать частицы Хиггса в печах БАК в надежде, что однажды мы все же станем свидетелями новой научной революции.
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Питер Хиггс умер в возрасте 94 лет. Что такое предсказанная им “частица Бога” – бозон Хиггса?
