Деякі вчені вважають, що 4 липня 2012 року фізикам відкрилися ворота в так звану «Нову Фізику». Це умовне позначення для тих областей непізнаного, які знаходяться за межами Стандартної моделі: нові елементарні частинки, поля, взаємодії між ними і т.д. Але до того вченим довелося знайти і допитати воротаря - горезвісний Бозон Хіггса.

Як шукають бозон Хіггса за допомогою коллайдера

Великий адронний коллайдер складається з кільця прискорювача (магнітної системи) довжиною 26 659 м., Инжекционного комплексу, прискорювальної секції, семи детекторів, призначених для виявлення елементарних частинок, і декількох інших малозначущих систем. Два з детекторів колайдера використовують для пошуку хіггсовского бозона: ATLAS і CMS. Однойменними аббрівеатурамі іменуються проводяться на них експерименти, а також колаборації (групи) вчених, які працюють на цих детекторах. Вони досить численні, наприклад, в колаборації CMS бере участь близько 2,5 тис. Чоловік.

Для того щоб засікти нові частинки, в колайдері створюють протон-протонні зіткнення, тобто зіткнення пучків протонів. Кожен пучок складається з 2808 згустків, а в кожному з цих згустків - близько 100 млрд протонів. Розганяючись в інжекційні комплекс, протони «впорскується» в кільце, де прискорюються за допомогою резонаторів і знаходять енергію 7 Тев, а потім стикаються в місцях розташування детекторів. Результатами таких зіткнень є цілий каскад частинок з різними властивостями. Перед початком експериментів очікувалося, що однією з них буде бозон, раніше передбачений фізиком-теоретиком Пітером Хігсом.

Бозон Хіггса - це нестабільна частинка. З`являючись, він тут же розпадається, тому його шукали по продуктам розпаду на інші частинки: глюони, мюони, фотони, електрони і т.д. Процес розпаду фіксувався детекторами ATLAS і CMS, а отримана інформація відправлялася на тисячі комп`ютерів по всьому світу. Раніше вчені припустили, що каналів (варіантів розпаду) може бути кілька, і з різним успіхом здійснювали дослідження по кожному з цих напрямків.

Зрештою 4 липня 2012 р на відкритому семінарі в CERN фізики надали результати своєї роботи. Вчені з колаборації CMS оголосили, що аналізували дані по п`яти каналах: розпад бозона Хіггса на Z-бозони, гамма-фотони, електрони, W-бозони і кварки. Сумарно статистична значимість виявлення бозона Хіггса склала 4,9 сигми (це термін з статистики, так зване «стандартне відхилення») для маси 125,3 Гев.

Потім вчені з колаборації ATLAS оголосили дані розпаду бозона по двох каналах: на два фотони і на чотири лептона. Сумарно статистична значимість для маси в 126 Гев склала 5 сигма, тобто ймовірність того, що причиною спостережуваного ефекту є статистична флуктуація (випадкове відхилення), дорівнює 1 до 3,5 млн. Цей результат дозволив з великою часткою ймовірності оголосити про відкриття нової частинки - бозона Хіггса.

Рада 2: Як знайшли бозон Хіггса

4 липня 2012 року фахівці Європейської організації з ядерних досліджень (CERN) заявили, що ними нарешті виявлений бозон Хіггса. існування такої гіпотетичної частинки було передбачено близько п`ятдесяти років тому, але отримати практичне підтвердження цієї гіпотези стало можливо тільки після запуску Великого адронного коллайдера.

В середині 60-х років минулого століття мало кому відомий викладач Единбурзького університету Пітер Хіггс передбачив існування особливої частки, яка є основою сучасної моделі світобудови. Саме з цієї причини бозон Хігса охрестили «часткою Бога». Експериментально підтвердити факт існування частинки допоміг БАК - Великий адронний коллайдер, який представляє собою грандіозну установку для вивчення елементарних частинок.

Хіггс припустив, що існує певне середовище або «обтяжуюча» поле, пролітаючи через яке елементарні частинки починають з ним взаємодіяти. Чим сильніше взаємодія, тим повільніше проривається через середу частка, і тим більшою масою ця частка має. У колах фізиків виникла ідея: за допомогою потужного прискорювача «відщипнути» частину поля, влаштувавши своєрідний «Великий Вибух навпаки».

Відповідно до законів квантової механіки, передбачене Хігсом «обтяжуюча» поле складається з квантів, які є одночасно як вільний, так і часткою. Кванти гіпотетичного поля Хіггса отримали в науці назву бозонів.

Ідея експерименту полягала в тому, щоб потужним ударом розбити пару, що складається з протона і бозона Хіггса. Це дозволило б побачити звільнений протон, що перетворився без специфічного середовища в фотон світла і ще одну частинку - шуканий бозон Хіггса.

Досліди почалися на початку 80-х років минулого століття на першому колайдері, побудованому Європейською організацією з ядерних досліджень. Тоді знайти бозон Хіггса не вдалося, але було отримано безліч обнадійливих проміжних результатів. Згодом роботи продовжилися на Великому адронному колайдері, побудованому в районі Женевського озера. Нові експерименти тривали понад одинадцять років і дозволили відкоригувати параметри досліджень, а також визначити діапазон вимірювань.

Кілька років очікування і значні витрати на дослідний проект принесли свої результати. В офіційному прес-релізі CERN від 4 липня 2012 року було зроблено обережна заява про те, що виявлені явні ознаки існування нової частинки, вписується в рамки висунутої Хігсом теорії. Незважаючи на існуючу невелику ймовірність помилки, більшість фізиків впевнені, що пошуки бозона Хіггса успішно завершені.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!