Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
ГЛАВА 16 БОЗОН ХИГГСА Утром 30 марта 2010 г. я проснулась и увидела у себя в почте це- лый кучу электронных писем с рассказами об успешном пуске и первых столкновениях с энергией 7 ТэВ, состоявшихся накану- не ночью. Этот триумф ознаменовал начало реальной программы физических исследований на БАКе. Ускорение частиц и первые столкновения, имевшие место в конце 2009 г., были скорее тех- ническими, чем научными достижениями. Они, конечно, были важны и для экспериментаторов, которые смогли наконец откали- бровать свои детекторы на настоящих протонных столкновениях в коллайдере, а не на случайных космических лучах, пролетевших сквозь установку. Следующие полтора года детекторы в Европей- ском центре ядерных исследований будут регистрировать реаль- ные данные, при помощи которых физики смогут проверить свои модели или наложить на них дополнительные ограничения. Пуск прошел почти точно по плану. Коллеги-экспериментаторы считают, что это хорошо; еще накануне они высказывали мне свои опасения и говорили, что присутствие журналистов может поме- шать. Журналисты (и остальные присутствующие) стали свидетеля- ми нескольких ложных стартов — отчасти благодаря установленным на БАКе защитным механизмам, готовым выключить систему сра- зу же, как только хотя бы что-нибудь пойдет не так. Однако несколь- ко часов спустя все было в порядке: пучки циркулировали по кольцу коллайдера и сталкивались, как положено; газеты и новостные веб- сайты получили массу красивых картинок для публикации. БОЗОН ХИГГСА 343 Кстати, 7 ТэВ, достигнутые при столкновениях в марте 2010 г., — это лишь половинный для БАКа энергетический уро- вень. Реальную целевую энергию — 14 ТэВ — не планируется задействовать еще по крайней мере несколько лет. Светимость коллайдера — число протонных столкновений в секунду — тоже была намного ниже, чем возможно. Тем не менее в тот день мы смогли поверить, что наше понимание внутренней природы ве- щества скоро существенно продвинется вперед. А если все пойдет хорошо, то через пару лет БАК будет остановлен, приведен в по- рядок и вновь запущен уже в полную силу, чтобы дать нам наконец долгожданные ответы. Одна из важнейших целей коллайдерных исследований — по- нять, чему фундаментальные частицы обязаны своей массой. По- чему все вокруг не носится со скоростью света — а именно это делало бы любое вещество, если бы оно обладало нулевой массой? Ответ на этот вопрос зависит от группы частиц, известных вме- сте как сектор Хиггса и включающих, в частности, бозон Хиггса. В этой главе объясняется, почему этот бозон так важен для пони- мания феномена возникновения масс. Следующий эксперимент на БАКе, проведенный при более высоких светимости и энергии столкновения, должен в конце концов рассказать нам все о части- цах и взаимодействиях. МЕХАНИЗМ ХИГГСА Ни один физик не сомневается в том, что на изученных нами до сих пор энергиях Стандартная модель работает. Результаты экс- периментов согласуются с ее прогнозами с высокой точностью — лучше 1%. Однако Стандартная модель полагается на один ингредиент, которого никто пока еще не наблюдал. Механизм Хиггса, назван- ный по имени британского физика Питера Хиггса, — единствен- ный известный нам способ, способный последовательно придавать массы элементарным частицам. Исходя из основных положений «наивной» версии Стандартной модели, ни калибровочные бозо- ны, передающие взаимодействия, ни сами элементарные частицы, 344 МОДЕЛИ, ПРЕДСКАЗАНИЯ И ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ такие как кварки и лептоны, не должны обладать какой-то ненуле- вой массой. Тем не менее измерения физических явлений ясно по- казывают, что те и другие ею обладают. Массы элементарных ча- стиц необходимы для понимания многих явлений атомной физики и физики элементарных частиц, таких как радиус орбиты электро- на в атоме или те крохотные расстояния, на которых работает сла- бое взаимодействие, не говоря уже о формировании структуры Вселенной. Кроме того, массы определяют, сколько энергии нужно для рождения элементарной частицы в соответствии с уравнени- ем жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|