Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| 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 жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|