H
b
-
b
Хиггс
Красивый
кварк
Красивый
антикварк
РИС
. 53.
Легкий бозон Хиггса будет распадаться преимущественно
на красивые кварки
Так что ученым придется исследовать и альтернативные фи-
нальные состояния хиггсового распада, хотя наблюдаться они бу-
дут намного реже. Самые перспективные кандидаты — тау-частица
и анти-тау-частица или пара фотонов. Напомню, что тау-частица —
самый тяжелый из трех типов заряженных лептонов и самая тяже-
лая, помимо красивого кварка, частица, на пару которых может рас-
падаться бозон Хиггса. Частота фотонного распада намного мень-
ше — бозоны Хиггса распадаются на фотоны только через квантовые
виртуальные эффекты, — зато фотоны относительно несложно ре-
гистрировать. Вообще, это непростой режим, но экспериментаторы
умеют так хорошо измерять характеристики фотонов, что, как толь-
ко бозонов распадется достаточное количество, смогут безошибочно
распознать бозон Хиггса, при распаде которого они образовались.
Поскольку обнаружение бозона Хиггса имеет для науки прин-
ципиальное значение, на обеих экспериментальных установках —
и на CMS, и на ATLAS — предусмотрены хитроумные и точные
стратегии поиска фотонов и тау-частиц; более того, детекторы
БОЗОН
ХИГГСА 363
обеих установок проектировались с расчетом на поиск бозона Хиг-
гса. Электромагнитные калориметры, описанные в главе 13, рас-
считаны на тщательное измерение энергии фотонов, а мюонные
детекторы помогают регистрировать распады еще более тяжелых
тау-частиц. Считается, что вместе эти средства достаточны для того,
чтобы убедиться в существовании бозона Хиггса, а как только хиг-
гсы будут обнаружены, свойства их тоже можно будет установить.
Как рождение, так и распад бозона Хиггса ставят перед экспери-
ментаторами достаточно серьезные проблемы, но ученые БАКа долж-
ны оказаться на высоте и достойно ответить на этот вызов. Физики
надеются, что в ближайшие несколько лет мы сможем отпраздновать
открытие бозона Хиггса и больше узнать о свойствах этой частицы.
СЕКТОР ХИГГСА
Итак, мы ожидаем в скором времени обнаружить бозон Хиггса.
В принципе, он мог бы родиться и при пробном пуске Большого
адронного коллайдера на половинной мощности — ведь энергия
столкновения при этом более чем достаточна для создания этой
частицы. Однако мы уже говорили о том, что бозон Хиггса возни-
кает при столкновении протонов лишь в очень небольшой доле
случаев. Это означает, что частицы Хиггса будут рождаться только
тогда, когда столкновений будет много, а это подразумевает вы-
сокую светимость коллайдера. Скорее всего, число столкновений,
которые первоначально планировалось получить до остановки
коллайдера на полтора года и подготовки его к новому пуску уже
на целевых энергиях, слишком мал
о
; бозонов Хиггса в этот период
возникло бы слишком мало, чтобы их можно было заметить. Одна-
ко новый план, который предусматривает работу БАКа в течение
всего 2012 г., а затем остановку его на год, может оказаться более
удачным в этом смысле. Не исключено, что именно в этот период
ученым удастся «поймать» неуловимый бозон Хиггса
*
. Разумеется,
* Так оно и случилось! Четвертого июля 2012 г. было официально объявлено,
что на обеих экспериментальных установках достоверно обнаружены нейтральные
частицы-бозоны с энергией 125,3–126,0 ГэВ, которые, вероятно, и являются долго-
жданными бозонами Хиггса. —
Прим. пер.
364 МОДЕЛИ,
ПРЕДСКАЗАНИЯ
И ОЖИДАЕМЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ
позже, когда БАК будет работать на полную мощность, его свети-
мость будет достаточно высокой, а поиск хиггса станет для рабо-
тающих на БАКе ученых одной из основных целей.
Может показаться, что экспериментальный поиск бозона Хиг-
гса не так уж необходим, — ведь ученые совершенно уверены в его
существовании, а искать его трудно и дорого. Но на самом деле
игра стоит свеч, причем по нескольким причинам. Самая, пожа-
луй, важная из них состоит в том, что возможности теоретического
прогнозирования не бесконечны. Большинство людей доверяет —
и небезосновательно — только реальным научным результатам,
подтвержденным наблюдениями. Бозон Хиггса — частица в своем
роде уникальная и очень отличается от всего, что ученым случалось
открывать прежде. Это единственный фундаментальный
Достарыңызбен бөлісу: |