Реклама

Можливі сліди бозону Хіггса зареєстровані на ВАК

( 3 Голосів, Всередньому: 5.00 із 5 )
Saturday, 13 November 2010

z-bosonФізики, що працюють на Великому адронному колайдері, за допомогою детектора CMS зафіксували народження двох Z-бозонів - один з типів подій, які можуть бути свідченням існування «важкого» варіанта бозона Хіггса. Про це говориться у звіті, опублікованому співробітниками колаборації CMS. Однак говорити про його відкриття рано: у вчених ще немає розумної статистики, що дозволяла б робити переконливі висновки.

Насправді самі Z-бозони, важкі нейтральні частинки, що є переносниками слабкої взаємодії, детектор «не бачить». Вони швидко розпадаються, але їхня поява якісно реєструється по продуктах їхнього розпаду. Зокрема, розпаду пари Z-бозонів відповідає народження чотирьох мюонів. Саме така «чотирьохмюонна» подія була зареєстрована на CMS. Повну інваріантну масу чотирьох частинок - двох позитивних і двох негативних мюонів - фізики оцінили в 201 ГеВ. Одне із двох можливих групувань мюонів у парі дає маси в 92,24 і 92,15 ГеВ, що чудово відповідає відомому значенню маси Z-бозону.

Така двоступінчаста модель дозволяє припустити, що початково в детекторі існував довгоочікуваний  бозон Хіггса -«божественна частинка», єдиний експериментально не виявлений елемент так званої Стандартної моделі, що, відповідно до неї, відповідальний за народження маси всіх елементарних частинок у Всесвіті. Стандартна модель не передбачає маси бозону Хіггса, тому вчені розглядають кілька варіантів «важкого» та «легкого» бозонів. Попередні експерименти дозволили звузити «вікно» для пошуку бозону. Попередник ВАК, електронно-позитронний колайдер LEP практично виключив існування бозону Хіггса масою менше 114 ГеВ, а фізики колайдера Теватрон нещодавно повідомили, що з пошуку також виключений інтервал 158-175 ГеВ. Залежно від маси будуть різнитися й продукти його розпаду - частинки, по яких виникнення бозону будуть реєструвати детектори БАК.

Фізики закликають не гнатися за сенсаціями та ставитись до новини про спостереження нової події більш спокійно. Однак поки не можна сказати про те, що на БАК виявлено бозон Хіггса.

Щоб правильно оцінити цю новину, потрібно трохи розібратися в процесі обробки даних експериментів ВАК.

«Канал розпаду «хіггса» на 4 мюони є найбільш простим з погляду реєстрації й тому найбільш перспективним для його відкриття. Це пов'язане з тим, що мюони найпростіше ідентифікувати в детекторі. Взагалі при кожному зіткненні протонів народжується кілька сотень різних частинок, а коли енергію LHC збільшать до 14 TeВ, таких частинок буде народжуватися по кілька тисяч. Розрізнити частинки дуже складно. А мюони унікальні тим, що їх можна майже завжди виділити, точно виміряти їхню енергію та імпульс. Але, навіть дуже добре вимірявши всі параметри однієї події з 4 мюонами, ми не зможемо сказати, звідки з'явились ці мюони - від «хіггса» чи від якого-небудь «процесу-паразита» (фонового процесу, що сильно нагадує розпад «хіггса»). Це можна буде зробити, тільки нагромадивши достатню кількість таких подій. А зробити це треба буде в такий спосіб. Для кожних 4 мюонів буде порахована енергія в системі їхнього центру мас. У фонових процесах ця енергія буде щораз приймати різні значення. А от у процесах, де народжується «хіггс», ця енергія буде завжди однаковою і рівною масі «хіггса». У результаті ми зможемо сказати: ми зареєстрували 200 подій з 4 мюонами, в 100 з них енергія в системі центру мас приймає те саме значення, і це не може бути простим збігом. У такому випадку ми зможемо сказати, що виявили «хіггс».

Спостереження події з 4 мюонами відкриває «сезон полювання» на «хіггса». Поки ми не набрали достатньої статистики, щоб говорити про спостереження ефекту, наша статистика на сьогодні навіть менше статистики колайдера Теватрон у Фермілабі в США», - відзначає професор Ігор Голутвин, що працює на детекторі.

Уточнити інформацію дозволять експерименти під час наступного пуску ВАК на пучках протонів.

«Я особисто вважаю, що ми обов'язково виявимо бозон Хіггса на Великому адронному колайдері. Але говорити про його виявлення зараз було б нечесно.

До кінця наступного року, перейшовши на новий режим роботи, ми в 15 разів збільшимо статистику, кількість зібраної інформації. Робочий період буде, можливо, продовжений - саме завдяки тому, що вже є гарні вказівки на успіх. Наступний рік буде вирішальним в роботі прискорювача», - додав він.

Зараз зіткнення пучків протонів у ВАК не відбувається, тому що до кінця року прискорювач буде працювати на іонах свинцю. Для вивчення зіткнень таких важких часток спеціально сконструйований один із чотирьох великих детекторів ВАК - ALICE. Перед Новим роком прискорювач зупинять, а наступний робочий період на пучках протонів почнеться в лютому 2011 року.

 

За матеріалами: gazeta.ru