Частинки Бога. Фізики наблизилися до розгадки однієї з найбільших таємниць Всесвіту

Частинки Бога. Фізики наблизилися до розгадки однієї з найбільших таємниць Всесвіту
Нові експерименти на Великому адронному колайдері дозволили проаналізувати поведінку бозона Хіггса
Досліджуючи знаменитий бозон Хіггса, американські фізики зробили важливий крок до розуміння того, звідки береться маса деяких елементарних частинок.
У 2012 році вчені оголосили про відкриття бозона Хіггса, передбаченої понад півстоліття тому частинки, яка відіграє найважливішу роль у світобудові.
Досы її не вдалося спостерігати безпосередньо. Вчені можуть лише отримати доказ її існування, зіштовхуючи між собою мільйони частинок за секунду і визначаючи, як бозон Хіггса розпадається на частки, для визначення яких вже існують методики.
І ось, через шість років після відкриття бозона Хіггса, вчені здійснили експеримент, який дозволив довести існування цієї частинки новим способом.
Здавалося б, що тут такого революційного? Адже ми тож знали, що знаменитий бозон існує.
Але насправді, сама методика, на якій базувався експеримент, дозволяє говорити про те, що ми стоїмо на порозі великого прориву, який розкриє перед нами одну з найбільших загадок Всесвіту.

Бозон Хіггса і таємнича маса

Під час експерименту в лабораторії ATLAS, яка розташована в знаменитому Європейському центрі ядерних досліджень (CERN) в Швейцарії, вчені підтвердили одне з припущень Стандартної моделі фізики.
А саме - про те, що бозон Хіггса з'єднується з d-кварками (або, як їх ще називають, нижніми кварками).
"Це було передбачено давно", - пояснює Джон Хат, фізик з Гарвардського університету, що працює в ATLAS. Але, за його словами, досі впевненості в цьому не було.
50 років тому група вчених, що включає фізика Пітера Хіггса, вперше підвела теоретичну базу під припущення про існування якоїсь таємничої частинки. Саме вона відповідальна за те, що у деяких інших частинок, які не повинні мати маси, ця маса все ж є.
Пітер Хіггс отримав за свої роботи Нобелівську премію з фізики/EPA
І навіть більше того, саме цієї частки не вистачало для повного розуміння того, чому у елементарних частинок взагалі є маса.
Після десятиліть досліджень бозон Хіггса був таки знайдений в 2012 році за допомогою Великого адронного коллайдера в CERN.
Тоді вчені зіштовхували протони і спостерігали за тим, які частки утворюються в результаті зіткнень. І порівнювали результати спостережень з симуляціями, розробленими так, ніби ніякої таємничої частинки не існує.
Близько 30% частинок, що утворилися в результаті цих зіткнень, повинні були утворити набір фотонів або набір бозонів W і Z, які є носіями слабкої взаємодії (однієї з фундаментальних сил природи).
Але майже 60% бозонів Хіггса повинні розпадатися на пару нижніх кварків.
Всі отримані докази дозволили припустити, що знайдена частка була шуканим бозоном Хіггса. Однак, помітити бозон Хіггса за допомогою спостереження за нижніми кварками було набагато складніше, ніж знайти його за допомогою фотонів або бозонів W і Z.
Нижні кварки створюють велику плутанину в результатах експериментів, констатують вчені.
Справа в тому, що фотони легше зафіксувати в існуючих детекторах Великого адронного коллайдера, пояснює оглядач Symmetry Сара Чарлі. А бозони самі собою розпадаються на пари мюонів і електронів, які також досить легко засікти.

Чому це важливо?

Вчені з лабораторії ATLAS вважають, що спостерігали достатню кількість нижніх кварків, які з'явилися в результаті зіткнення протонів, щоб бути впевненими в своєму "повторному відкритті" бозона Хіггса.
За їх твердженням, спостереження мають вкрай низьку похибку, в межах 5 сигм (одиниця, що позначає стандартне відхилення). Це означає, що ймовірність випадкового збігу обставин при вимірюванні вкрай низька.
Для того, щоб дійти до таких результатів, потрібні були колосальні зусилля і потужні технології, відзначають дослідники.
"Потрібно було проаналізувати всі дані експериментів Великого адронного коллайдера з 2011 року, а потім піддати їх обробці за допомогою штучних нейронних мереж і машинного навчання", - розповідає Фрейя Блекмен, фізик з університету Врійє (Бельгія), співробітник CERN.
За словами Джона Хата, який очолював дослідження в ATLAS, отримані результати важливі не тільки тому, що підтверджують сам факт існування бозона Хіггса. Зрештою, ось уже шість років його ніхто не ставить під сумнів.
З одного боку бозон Хіггса є частиною якогось поля, яке пронизує Всесвіт і наділяє елементарні частинки масою, пояснює оглядач Gizmodo Райан Мандельбаум.
З іншого боку, гравітація - сила, яка діє між масами, не вписується в ту саму квантову теорію, яка описує бозон Хіггса. Та й всю парадигму Великого Вибуху, в якій слабка взаємодія об'єднана з електромагнітною взаємодією.
Можливо, вирішити цю проблему можна, зрозумівши, як влаштовано поле, що супроводжує бозон Хіггса, підбиває підсумок Мандельбаум.
А для цього необхідно зрозуміти що відбувається, коли стикаються два бозона Хіггса. Теоретично, можна побічно спостерігати за цим процесом за появою чотирьох нижніх кварків, які стануть його результатом.
"Ми перебуваємо на роздоріжжі, - каже Хут. - Нам потрібно більше інформації, щоб розгадати цю загадку".
На думку Андре Давида, французького фізика з CERN, незважаючи на те, що відкриття Хата не говорить нічого нового про бозон Хіггса як такий, воно вказує напрям для наступних експериментів з кварками і бозонами Хіггса. Тих, які допоможуть зрозуміти, звідки кварки беруть свою масу.
А це - одна з фундаментальних загадок будови Всесвіту. На відміну від протонів і нейтронів кварки неподільні. Звідки у них береться маса спокою, не ясно. Отже, поле Хіггса - одна з важливих складових Всесвіту. А ми досі нічого про нього не знаємо, констатують фізики.

Отримуйте Свіжі Новини в Telegram. Підписуйтесь на наш канал https://t.me/freshnewsua

Related

Цікаво 2124075350962495126

Дописати коментар

Follow Us

Translate

Hot in week

Recent

Comments

Народ проти-політичне ток-шоу

Виберіть бажане відео, натиснувши "PLAYLIST" у лівому кутку цього програвача.

Google+ Followers

Варто подивитись

Виберіть бажане відео, натиснувши "PLAYLIST" у лівому кутку цього програвача.

Facebook

Кількість переглядів

Яндекс.Метрика
item