ПоделитьсяБольшой адронный коллайдер сделал своё дело: существование бозона Хиггса – элементарной частицы, лежащей в основе господствующего понимания материи, доказано экспериментально. Правда, физики осторожно добавляют: "Скорее всего". Хотя последние полгода они понимали, что "частица Бога" есть, что она вот-вот будет "взвешена, размерена, сочтена", официальному сообщению из Европейского центра ядерных исследований (CERN) утром в среду 4 июля стоя аплодировали ядерщики всего мира.
Большой вклад в открытие, как выяснила "Фонтанка", внесли российские учёные, в частности – петербургские.
В последнее время такое бывает редко, но именно научная новость стала событием дня 4 июля. Она пришла из Европейского центра ядерных исследований – с Большого адронного коллайдера, построенного на границе Швейцарии и Франции. Представитель одной из четырёх коллабораций этого гигантского ускорителя Джо Инкандела сообщил, что им с коллегами наконец-то удалось обнаружить бозон Хиггса!
atlas.ch
– С чем можно сравнить это открытие? Представьте, что вы много лет живёте в доме, теоретически знаете, что грунт под ним надёжный, но сомнения есть, а подтвердить вы ничего не можете, – предлагает доктор физико-математических наук, научный сотрудник Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) Наталья Савицкая. – И вот вы получаете экспериментальное подтверждение, доказательство того, что с вашим грунтом всё в порядке, вы можете спокойно жить дальше.
Большая часть теорий в современной физике была построена на том, что бозон Хиггса есть. Если бы выяснилось, что его нет, то само здание физики элементарных частиц, может быть, не рухнуло, но подлежало бы серьёзному "капитальному ремонту".
– Что было бы, если бы существование бозона Хиггса не подтвердилось? О, была бы интересная жизнь для теоретиков! – отмечает заместитель директора отделения теоретической физики ПИЯФ, доктор физико-математических наук Дмитрий Дьяконов. – Но последние годы было чувство уверенности в том, что эта частица должна быть. И именно с той массой, с которой её существование подтвердили сегодня.
"Что нам с того бозона?" – спросите вы. С бозона, наверное, нам – ничего. Сегодня, во всяком случае. На батон его не намажешь, шубу не сошьёшь. Но очень простой пример привёл "Фонтанке" доктор Дьяконов: в 80-е годы в том же ЦЕРНе, который является международным научным центром, появилась необходимость передавать большие массивы информации между континентами. Так появился Интернет. Поэтому предсказать, что сулит в будущем нам, "нефизикам", открытие бозона Хиггса, сегодня никто не возьмётся.
Если попробовать перевести язык физиков на общедоступный, то бозон Хиггса – квант, благодаря которому другие элементарные частицы получают такую характеристику как масса. Это происходит, когда они попадают в Хиггсовское поле. Всё равно людям, далёким от физики, не очень понятно, но проще объяснить невозможно. Поэтому для "лириков" придумано совсем простое толкование: существованием бозона Хиггса объясняют возникновение Вселенной и законы материи. Именно поэтому, видимо, дилетанты прозвали его "частицей Бога". Физики такого прозвища не любят.
– Не надо употреблять таких слов, это просто глупость, – с улыбкой просит доктор Дьяконов.
Кроме как "частицей Бога" его ещё называли "прОклятой частицей". Гоняться за бозоном пришлось больше полувека. Все остальные элементарные частицы были давно открыты, "увидены" и "взвешены", а этот бозон англичанин Питер Хиггс с коллегами только вычислили. И с 1964 года экспериментаторы не могли ни доказать их теорию, ни опровергнуть. Между тем значение такого эксперимента таково, что в мире науки одними только поисками неуловимого бозона оправдывали затраты на строительство коллайдера – 8 миллиардов долларов.
Поэтому назвать новость из Швейцарии открытием в прямом смысле слова нельзя. Это долгожданное подтверждение открытия.
– Мы говорим – "открытие", когда открывается что-то неожиданное, чего никто не мог представить раньше, а в данном случае этого сообщения все ждали, – говорит Дмитрий Дьяконов. – Здесь же ещё в декабре было понятно, что бозон обнаружен. Сейчас это только подтвердили. Конечно, можно и теперь сомневаться, но вероятность ошибки очень маленькая.
Бозон назвали по имени английского физика Питера Хиггса, который предсказал его в 1964 году. На самом деле, частица, по словам Дмитрия Дьяконова, могла бы носить имена советских учёных.
– То, что сейчас называется "механизмом Хиггса", "эффектом Хиггса", придумали Виталий Гинзбург и Лев Ландау в 1950 году, – рассказывает Дьяконов. – Это описано в той статье про сверхпроводимость, за которую Гинзбург в 2003 году получил Нобелевскую премию.
И в "охоте" за бозоном самое деятельное участие принимали российские учёные. Хотя в 90-е годы, когда крупнейшие экономики мира договаривались о финансировании будущего коллайдера, это трудно было представить.
– Россия не могла позволить себе финансовое партнёрство в проекте, – вспоминает Дьяконов. – Поэтому огромная заслуга тогдашнего министра науки Бориса Салтыкова в том, что он заключил с ЦЕРНом соглашение на очень выгодных для России условиях: наш финансовый вклад был маленький, но тем не менее большое количество наших экспериментаторов могло принять участие в этой работе.
Большой адронный коллайдер – это самый большой в мире ускоритель. И вообще – самая огромная в мире экспериментальная установка, на которой, как говорит "Википедия", трудятся 10 тысяч учёных и инженеров из 100 стран мира.
По двум подземным тоннелям протяжённостью 27 километров, замкнутым в кольцо, в противоположных направлениях со скоростью, близкой к скорости света, летят протоны.
– В четырёх местах пучки протонов пересекаются, протоны сталкиваются и рассыпаются на множество частиц, – рассказывает Дмитрий Дьяконов. – Каждое место столкновений окружено огромным детектором. Каждый такой детектор – очень сложное устройство величиной с многоэтажный дом, начинённый сложнейшей электроникой.
Задача этой электроники – "отловить" элементарную частицу с нужными характеристиками, измеряя суммарную энергию. Но частицы ведь не "встают в очередь" на "взвешивание", а летят в бешеных количествах, под разными углами.
– Возникает фон, который не имеет отношения к данной частице, – продолжает Дьяконов. – И искусство эксперимента состоит в том, чтобы отобрать именно тот сигнал, который нас интересует, на фоне того, что нас не интересует. А этот фон гораздо больше, чем сигнал.
Вот такой "фильтровкой" и занимались четыре международные коллаборации в местах четырёх пересечений пучков: ATLAS, CMS, ALICE и LHCb – это основные детекторы (есть ещё 3 вспомогательных). И во всех четырёх экспериментах принимали участие российские учёные, в том числе – из Петербургского института ядерной физики. Коллеги видят в этом огромную заслугу директора отделения физики высоких энергий ПИЯФ – профессора, доктора физико-математических наук, члена-корреспондента Российской академии наук Алексея Воробьёва.
Однако на последней новости исследования, связанные с бозоном Хиггса, не заканчиваются. Наоборот: для физиков всё самое интересное как раз начинается.
– Предстоит большая работа, чтобы установить, какие у него свойства, – рассказывает Дмитрий Дьяконов. – И одна ли такая частица. Многие люди ожидают, что их – целый выводок, и они ещё не открыты. Многое зависит от будущих экспериментов.
Так что новости с Большого адронного коллайдера ещё будут.
Ирина Тумакова, "Фонтанка.ру"
