Нечасто на больших экранах освещают научные открытия, и ещё реже это освещение оказывается достойным. Я попытаюсь восполнить этот пробел, а заодно дать возможность взглянуть на всю БАКовскую кухню.
Для начала я настоятельно рекомендую послушать ликбез "Что же такое нашли физики в ЦЕРНе и почему это для всех так важно."
http://vimeo.com/45297576#at=0Поясню один не очень чёткий момент, проскользнувший в интервью. Дело в том, что массой обладают все частицы. Но, до введения в СМ поля Хиггса, масса покоя выходила равной нулю для абсолютно всех частиц. Поле Хиггса наделяет частицы затравочной массой покоя, которая потом динамически увеличивается.
Сразу предварю очевидный вопрос: зачем было такие дорогие ускорители фигачить? Этот бозон сам Питер Хиггс открыл - он же всё предсказал, верно? Во-первых, предсказать - это одно, но подтвердить иногда даже более важно. Верховным судьей всякой физической теории является опыт. Во-вторых, предсказал он далеко не всё. Даже важнешую характеристику - массу - теоретики предуадать не могли.
Итак, два месяца назад во всеуслышанье было заявлено, что нашли хиггсовский бозон. Причём не просто абстрактный, а такой, как предсказывала Стандартная Модель. Масса его оказалась 125 ГэВ. Вот. Часть физиков пошла кушать тортики, часть - цианистый калий, однако сотрудники БАКа встретили это известие необычайно апатично. А всё потому, что тортики они съели почти за полгода до этого. На БАКе для набора статистики по Хиггму исследованиях использовались два детектора, и в сумме они давали точность, требуемую для открытия, уже давно. Теперь дали каждый по-отдельности - но это чисто технический момент. Вопрос первый: почему объявили так поздно? Всё потому, что в руководствах всех стран сидят крепкие хозяйственники, которым если сказать, что нашли что планировали, то денег больше они не дадут. Эффективный менеджмент во всей красе, найдётся 100500 гораздо более важных и актуальных вопросов, на решение которых необходимо потратить деньги. Коль нашли - значит, БАК можно закрывать, ЦЕРН разгонять, гелий сливать. Поэтому и комбинировать результаты Атласа и СМСа раньше времени было нельзя.
Итак, нашли массу. А что ещё позволяет определить коллайдер? Навскидку, можно определить три вещи: массу частицы, ширину пика (время жизни) и сечение взаимодействия с другими частицами (кол-во событий в пике). И БАК позволяет определить эти параметры быстро и точно. Скажу честно, даже если бы я желал зла всем европейцам, я бы не желал закрытия БАКа. Однако фишка в том, что БАК не нужно было строить для обнаружения Хиггса. Надо было на LEPе поднять энергию до 250 ГэВ (с 208 ГэВ) и дать ему поработать лет 5. Был бы гораздо чище и лучше результат. Правда, это было бы сделать тяжеловато, но всё равно дешевле и проще, чем БАК. А всё потому, что кто-то очень важный принял решение в своё время строить LEP на 208 ГэВ макс, а не на 250, как тогда многие предлагали. Короче, получилось как обычно.
Но БАК проработал 2 года, почему же для LEP потребовалось бы пять? Помимо энергии у ускорителей есть ещё один немаловажный параметр - это светимость. Светимость, грубо говоря, есть кол-во соударений в единицу времени. Например, Теватрон за 10 лет набрал в два раза меньше статистики, чем БАК за 2 года
в режиме низкой светимости.
Тут ещё один технический момент. Если мы видим, что пик приходится на 125 ГэВ с точностью 5 сигма, то может сложиться ситуация, когда с вероятностью 2,5 сигма пик будет приходится на близкую, но отличную величину. А может и не сложиться - зависит от качества детекторов. Именно потому и пришлось строить БАК, именно потому LEP был бы лучше (у него вероятность получить "ложный" пик была бы ниже), а Тэватрон - хуже.
С Тэватроном вообще интересная история сложилась. Буквально за день до заявления европейцев, представитель Fermilab заявил следующее: "Наши данные <, полученные на Тэватроне,> решительно указывают на существование бозона Хиггса, однако для признания научного открытия понадобятся результаты экспериментов на Большом адронном коллайдере в Европе". Для обывателя с пивом в руке это звучит, словно они открыли Бозон Хиггса, а европейцы там его только подтвеждают. Так, может быть, и вправду американцы открыли? Нет, это провокация. Как уже указывалось в ликбезе, открытием считается разница между наблюдением и предсказанием фона более 5 сигма. Более 3 сигма - это так, некое указание на что-то. Всё, что менее 3 сигма, во внимание не принимается, такие флуктуации случаются просто постоянно, и наоткрывать там можно много всего. Это при том, что вероятность сфлуктуировать на 3 сигма равна 10^-3. И опять-таки, возникает проблема качества детекторов на ускорителе. Теватрон видит не чёткой пик в несколько ГэВ, а неведомую херню между 120 и 140 ГэВ. То есть, если бы Теватрон поработал бы ещё лет 60, то его результаты были бы сравнимы с теперишними БАКовскими. Короче, так может и Протвино заявить, что У-70 тоже видит Хиггс, и пофиг, что сигма 0,01!
Так этоточно предсказанная теоретиками частица? Увы, это может быть вполне и не СМ-Хиггс. Но уж очень он на него похож и по массе, и по ширине, и сечению. Там, конечно, рядышком есть ещё один пичог, тоже узкий, но поменьше, сигмы так под 2.5 - 3. Мож там и два Хиггса, такое тоже вполне может быть, но тогда это уже не СМ Хиггсы. Но скорее всего второй пичок рассосётся.
Итак, открыли Хиггса, СМ построена. Всё, теоретики высоких энергий могут расходиться? Увы, нет. Существует 100500 механизмов и моделей, которые предсказывают 10005000 всего разных эффектов. Нашли пока только сам хиггсовский бозон, что опровергает десяток моделей, но проверять и подтверждать оставшиеся - тяжкий труд для многих сотен поколений.
via sotrudnik
) будут ждать что за ним найдут еще что-то. и для этого еще чего-то как уже сказали есть приблизительно 100500 различных моделей.
