Изучение бозона хиггса

Проверка того, что открытая частица действительно есть бозон Хиггса

Разумеется, факт открытия какой-то частицы в подходящей области масс еще не означает, что это именно бозон Хиггса. После открытия частицы потребуется внимательное изучение ее свойств. Надо будет проверить, что у открытой частицы нулевой электрический заряд, нулевой спин и, самое главное, что она действительно взаимодействует с тяжелыми частицами сильнее, чем с легкими. Для этого потребуется изучать распад хиггсовского бозона в самые разнообразные наборы частиц и затем сравнить вероятности этих распадов с теоретическими предсказаниями (они уже давно сосчитаны и ждут проверки).

Что такое бозоны и элементарные частицы?

Бозоны — это частицы, которые переносят взаимодействие между другими частицами, таким образом, любое притяжение или отталкивание между частицами происходит за счёт того, что они обмениваются бозонами.

Бозон Хиггса был последней частицей открытой в Стандартной Модели. Это критический компонент теории. Его открытие помогло подтвердить механизм того, как фундаментальные частицы приобретают массу. Эти фундаментальные частицы в Стандартной Модели являются кварками, лептонами и частицами-переносчиками силы.

Существует несколько разновидностей бозонов. Так к примеру широко известный фотон является переносчиком электромагнитного взаимодействия, глюон — сильного взаимодействия, а W- и Z-бозоны — слабого взаимодействия.

Согласно современным представлениям бозоны не должны иметь инертной массы, однако, W- и Z-бозоны ею обладают. Для объяснения этого явления британский физик Питер Хиггс постулировал существование некоего поля, получившего впоследствии его имя, из-за взаимодействия с которым W- и Z-бозоны приобретают инертную массу.

Это можно сравнить с пенопластовыми шариками, рассыпанными на поверхности стола, достаточно лёгкого дуновения ветра и их сметёт, а вот если рассыпать их на поверхность воды, то их движение будет замедленно, для W- и Z-бозонов роль воды выполняет поле Хиггса.

Квантами этого поля являются бозоны Хиггса, причём их может быть несколько видов и именно через них происходит взаимодействие поля с W- и Z- бозонами. На основе этого предположения были разработаны различные модели, описывающий этот бозон, но ни одна из них не могла предсказать его энергию.

В связи с этим поиски бозона Хиггса очень затянулись, учёным пришлось буквально перебирать все возможные варианты. Параллельно развивались модели без бозона Хиггса и между сторонниками двух подходов шли жаркие споры. Наконец в 2012 году на Большом Адронном Коллайдере был обнаружен первый кандидат в бозоны Хиггса с энергией 126 ГэВ, а в 2013 появились сообщения подтверждающие, что это действительно бозон Хиггса.

Теория 1964-го года

В 1964 году шестеро физиков-теоретиков выдвинули гипотезу существования нового поля (подобно электромагнитному), которым заполнено все пространство и решает критическую проблему в нашем понимании вселенной.

Независимо от этого другие физики построили теорию фундаментальных частиц, названную в итоге «Стандартной Моделью», которая обеспечивала феноменальную точность (экспериментальная точность некоторых частей Стандартной Модели достигает 1 к 10 миллиардам. Это равнозначно предсказанию расстояния между Нью-Йорком и Сан-Франциско с точностью около 0.4 мм). Эти усилия оказались тесно взаимосвязаны.

Стандартная Модель нуждалась в механизме приобретения частицами массы. Полевую теорию разработали Питер Хиггс, Роберт Браут, Франсуа Энглер, Джералд Гуралник, Карл Хаген и Томас Киббл.

Какова масса бозона?

К несчастью, теория, предсказывающая бозон, не уточняла его массу. Прошли годы, пока не стало ясно, что бозон Хиггса должен быть экстремально тяжелым и, скорее всего, за пределами досягаемости для установок, построенных до Большого Адронного Коллайдера (БАК).

Помните, что согласно E=mc2, чем больше масса частицы, тем больше энергии надо для ее создания.

В то время, когда БАК начал сбор данных в 2010, эксперименты на других ускорителях показали, что масса бозона Хиггса должна быть больше, чем 115 ГэВ/с2. В ходе опытов на БАК планировалось искать доказательства бозона в интервале масс 115-600 ГэВ/с2 или даже выше, чем 1000 ГэВ/с2.

Каждый год экспериментально удавалось исключать бозоны с бОльшими массами. В 1990 было известно, что искомая масса должна быть больше 25 ГэВ/с2, а в 2003 выяснилось, что больше 115 ГэВ/с2.

Распады хиггсовского бозона

По своей природе хиггсовский бозон должен быть связан со всеми массивными фундаментальными частицами, причем чем больше масса частиц, тем сильнее он с ними связан. Это значит, что распадаться хиггсовский бозон предпочитает на самые тяжелые пары частица-античастица, которые еще доступны по закону сохранения энергии. Кроме того, за счет петель виртуальных частиц, хиггсовский бозон оказывается связан и с безмассовыми частицами — фотонами и глюонами.

Напомним массы самых тяжелых из известных частиц: b-кварк — 5 ГэВ, W-бозон — 80 ГэВ, Z-бозон — 91 ГэВ, t-кварк — 170 ГэВ. Это значит, что хиггсовский бозон с массой, например, 120 ГэВ, будет преимущественно распадаться на пары b–анти-b, бозон с массой 250 ГэВ будет в основном распадаться на WW- и на ZZ-пары, более тяжелый бозон будет распадаться на WW-, ZZ- и t–анти-t-пары.

В этой картине любопытно то, что распад на WW-пары начинается задолго до порога. Если бы W-бозоны были стабильными, то распад H → WW был бы возможен, только если бы масса хиггсовского бозона превышала пороговое значение 2M_W = 160 ГэВ. Однако из-за того, что W-бозоны нестабильны, этот процесс активно идет и «далеко под порогом», начиная с массы хиггсовского бозона около 130 ГэВ. При этом один из W-бозонов рождается виртуальным и сразу распадается.

2 «Открытие» бозона Хиггса — разбор сказок, домыслов и надувательства

Когда физика оставалась наукой, в ней истина определялась не мнением большинства, а экспериментом. Проводимый на БАК эксперимент, нацеленный на поиск бозона Хиггса, показал, что найдена новая элементарная частица с массой около 126 ГэВ распадающаяся на два фотона. И все! Сторонники стандартной модели увидели в новой частице желанный бозон Хиггса (некоторые увидели несколько бозонов Хиггса) и переполошили всю планету заявлением о его открытии. Физики, понимающие ограниченность стандартной модели, (пока их меньшинство) согласились только с открытием новой элементарной частицы — это тоже достижение науки. Так где правда?
Проанализируем результаты эксперимента с точки зрения законов природы (законов физики). Из того, что найденная новая частица распадается на два фотона, следует следующее:

• найденная частица нейтральная — следствие закона сохранения электрического заряда (продукты распада не обладают электрическим зарядом),
• найденная частица обладает спином 0 или 2 — следствие закона сохранения спина (продукты распада обладают спином, равным 1),
• найденная частица нестабильная — следствие распада, с помощью которого она была зарегистрирована. Зафиксированное в эксперименте на БАК время существования новой элементарной частицы до момента ее распада значительно менее секунды,
• двухфотонные распады характерны для нейтральных мезонов с нулевым спином (например: π, η). Наличие двухфотонного распада не является доказательством, что распадающаяся элементарная частица является бозоном Хиггса.

• Сторонники стандартной модели утверждают, что нашли бозон Хиггса — «последнее недостающее звено стандартной модели». — Тут они из «скромности» недоговаривают: не найдены в природе еще кварки и глюоны. Кроме того стандартная модель ввела слабое взаимодействие, существование которого в природе — не доказано и является голословным утверждением стандартной модели. Так, что утверждение, что стандартная модель является достижением науки, не соответствует действительности.
• Полевая теория элементарных частиц, не признаваемая сторонниками стандартной модели, утверждает, что открыли возбужденное состояние с нулевым спином одного из векторных мезонов. Дело в том, что все элементарные частицы с квантовым числом L>0 обладают возбужденными состояниями в соответствии с правилами квантования квантового числа V. Часть возбужденных состояний элементарных частиц уже найдена в эксперименте, например тау-лептон (возбужденное состояние мюона, признаваемое стандартной моделью за отдельную элементарную частицу), возбужденные состояния мезонов и барионов, все резонансы. Из возбужденных состояний векторных мезонов экспериментально найдено возбужденное состояние D* — векторного мезона. Сказывается отсутствие интереса к векторным мезонам со стороны большинства физиков. Кроме того, полевая теория элементарных частиц утверждает, что после значительного повышения точности, разрешающей способности детекторов, диапазона энергий регистрируемых детекторами частиц (не только в сторону высоких энергий) на ускорителях будут открыты новые элементарные частицы, невидимые стандартной моделью.

найденная на БАК и Теватрон новая элементарная частица не может создавать массу у других элементарных частиц в природе — это не бозон Хиггса«Поле Хиггса или хиггсовское поле — поле, названное в честь английского физика Питера Хиггса, обеспечивающее спонтанное нарушение симметрии электрослабых взаимодействий благодаря нарушению симметрии вакуума. Квант этого поля — хиггсовская частица (хиггсовский бозон).Наличие хиггсовского поля является неотъемлемой частью Стандартной модели (теории Вайнберга — Салама), объединившей слабое и электромагнитное взаимодействия. С помощью этого поля объясняется наличие массы частиц-переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика электромагнитного взаимодействия (фотон)».

Поле Хиггса

Поле Хиггса оказывает влияние на частицы, проходящие через него. Например, фотоны могут пройти сквозь это поле абсолютно свободно, а вот другие частицы – W- и Z-бозоны – замедлятся. С полем Хиггса взаимодействует всё, что имеет массу. И поле это занимает всё пространство Вселенной. Как и всем другим полям, полю Хиггса требуется определённая частица, которая будет переносить взаимодействие, влияя на находящиеся в этом поле частицы. Этот перененосчик и есть бозон Хиггса. Он был экспериментально обнаружен на БАКе 4 июля 2012 года и обладал массой 125 – 126 ГэВ/с2. Без поля Хиггса концепция построения материи получилась бы совершенно иной. Но даже картина Вселенной, получившаяся  теперь, не может быть окончательной и не объясняет всех её свойств. Космология утверждает, что подавляющая часть вещества во Вселенной может состоять из совершенно иных форм материи. Хиггсовский бозон должен помочь в дальнейших исследованиях понимания этих форм. А некоторые, оптимистически настроенные учёные, уже пытаются использовать открытие на практике. Например, если каким-то образом убрать хиггсовское поле, то все элементарные частицы потеряют массу. Возможно, появится реальная возможность создания антигравитации. Хотя, неизвестно чем это может обернуться, и возможно ли такое вообще.

В стандартной модели допускается только одно хиггсовское поле, обуславливающее все массы элементарных частиц. Но появляются расширенные, суперсимметричные стандартные модели (ССМ). В этих моделях каждой частице соответствует суперпартнёр, имеющий тесно связанные свойства (правда, такие частицы пока не обнаружены). Для ССМ уже требуются как минимум два поля, которые, взаимодействуя с частицами, наделяют их массой. Эти же поля наделяют частью массы и суперпартнёров. Два хиггсовских поля могут порождать пять разновидностей бозонов Хиггса. Из них три имеют нейтральное значение, а два получили заряд. Нейтрино, массы которых несравненно меньше масс других частиц, могут рождаться из таких взаимодействий.

Открытие

Как мы написали вначале, бозон Хиггса сперва был открыт теоретически британским физиком Питером Хиггсом, который предположил, что в процессе механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии в стандартной модели физики элементарных частиц замешана некая еще не известная до того элементарная частичка. Случилось это в 1964 году, сразу после этого начались поиски реального существования этой элементарной частицы, правда, долгие годы они терпели фиаско. Из-за этого некоторые ученные в шутку стали называть бозон Хиггса – «проклятой частичкой» или «частичкой Бога».

И вот, чтобы подтвердить или опровергнуть существования этой загадочной «частички Бога» в 2012 году был построен Большой адронный коллайдер, представляющий собой гигантский ускоритель элементарных частиц. Опыты на нем экспериментально подтвердили существование бозона Хиггса, а сам первооткрыватель частицы, Питер Хиггс в 2013 году стал лауреатом нобелевской премии по физики за это открытие.

Возвращаясь к нашей аналогии про бильярдный стол, чтобы увидеть бозон Хиггса, физикам необходимо было с должной силой ударить по этой клейкой массе, которая лежит на столе, чтобы получить из нее пузырек, собственно бозон Хиггса. Так вот, ускорители элементарных частиц прошлого ХХ века были не настолько мощными, чтобы обеспечить «удар по столу» должной силы, и только Большой адронный коллайдер, созданный в начале уже нашего ХХІ века, что называется помог физикам «стукнуть по столу» с надлежащей силой и воочию лицезреть «частичку Бога».

Спин и четность

Для подтверждения того, что найденная частица является хиггсовским бозоном, требуется также проверить, что ее спин равен нулю, а четность — положительна (то есть это истинный скаляр). Это можно сделать, вычислив угловые распределения продуктов распада частиц с разными спинами и четностями и затем сравнив их с полученными в эксперименте данными.

Известное неизвестное

Все эти возможности вызывают определенный ажиотаж в научных кругах. Но самые интригующие результаты БАК могут быть вследствие появления чего-то, что никто не ожидал. Хиггс, обнаруженный в 2012 году, обладает массой, которая подозрительно совместима с огромным количеством взаимодействий частиц. Это может быть совпадением. Или — надеются физики — это может привести к неким глубинным принципам, которые скрывались от физиков до сих пор. Конечная цель, как всегда, найти ниточку, за которую можно потянуть, активировав колокол, который приведет физиков к чему-то новому.

В очередной раз ученые запустили ходики туманного периода ожидания. Питер Хиггс предположил существование своего бозона в 1964 году — частицу не могли найти 50 лет. Ученые ЦЕРН пока не знают, достаточно ли мощный их коллайдер, чтобы предоставить искомые ответы, или же придется ждать следующего мощного апгрейда энергии спустя годы или даже десятилетия.

В целом это утомительная и неблагодарная работа. Группа Глейшера в Университете Эдинбурга проводит дни, анализируя распад Хиггса на несколько конкретных типов частиц. Чтобы раскрыть секреты Хиггса, физики должны провести тысячи часов, прочесывая непостижимое число столкновений частиц, которые каждый день происходят на БАК. И если Глейшеру повезет, именно его команда может обнаружить физику, которая покажет, что Хиггс ошибался.

4 Бозон Хиггса и теория гравитации элементарных частиц

Появившаяся в 2015 году теория гравитации элементарных частиц установила наличие в природе электромагнитной формы гравитации. Но поскольку гравитационные поля вещества создаются электромагнитными полями элементарных частиц, из которых это вещество состоит, то возник вопрос и о природе инерционных свойств вещества.
В уравнении 137 теории гравитации элементарных частиц было установлено, что кинетическая энергия электромагнитного поля элементарной частицы равна кинетической энергии ее инертной массы.
Отсюда следует: электрическая и магнитная составляющая электромагнитного поля элементарной частицы и создают инерционные свойства полевой материи, из которой состоит вещество Вселенной.
Тем самым теорией гравитации элементарных частиц было доказано, что гравитационные поля вещества и инерционные свойства вещества создаются электромагнитными полями элементарных частиц, из которых это вещество состоит. – ФИЗИКОЙ 21 века была опровергнута математическая СКАЗКА под названием «бозон Хиггса», а решение Нобелевского комитета по физике в 2013 году о присуждении премии за эту математическую сказку было очередным ошибочным решением чиновников от науки из Стокгольма (не первым и, к сожалению, не последним).
Элементарные частицы, из которых состоит вещество Вселенной — являются формой электромагнитной полевой материи и этой форме материи не требуется никакой сказочный «бозон Хиггса» вместе со своими сказочными взаимодействиями, выдуманными Стандартной моделью. Конечно, можно выдумать новую форму материи, как это сделали астрономы, но это другая математическая СКАЗКА.
Подведем итог: голословные утверждения о том, что бозон Хиггса якобы отвечает за массу элементарных частиц, ничего общего с действительностью не имеют.

Как искали бозон Хиггса?

На вопрос, когда открыли бозон Хиггса, нельзя ответить точно. Ведь теоретически его предсказали в 1964 году, а подтвердили существование экспериментально только в 2012. И все это время неуловимый бозон искали! Искали долго и упорно. До БАК в ЦЕРНе работал другой ускоритель, электрон-позитронный коллайдер. Также был Теватрон в Иллинойсе, но и его мощностей не хватило для выполнения задачи, хотя эксперименты, конечно же, дали определенные результаты.

Дело в том, что бозон Хиггса – частица тяжелая, и обнаружить его очень непросто. Суть эксперимента проста, сложна реализация и интерпретация результатов. Берутся два протона на околосветовой скорости и сталкиваются лоб в лоб. Протоны, состоящие из кварков и антикварков, от такого мощного столкновения разваливаются и появляется множество вторичных частиц. Именно среди них и искали бозон Хиггса.

Поиски бозона Хиггса

Проблема еще и в том, что подтвердить существование этого бозона можно лишь косвенно. Период, в который существует бозон Хиггса, крайне мал, как и расстояние между точками исчезновения и возникновения. Измерить такие время и расстояние напрямую невозможно. Зато Хиггс не исчезает бесследно, и его можно вычислить по «продуктам распада».

Хотя такой поиск очень похож на поиск иголки в стоге сена. И даже не в одном, а в целом поле стогов. Дело в том, что бозон Хиггса распадается с разной вероятностью на разные «наборы» частиц. Это может быть пара кварк-антикварк, W-бозоны или самые массивные лептоны, тау-частицы. В одних случаях эти распады крайне трудно отличить от распадов других частиц, а не именно Хиггса. В других – невозможно достоверно зафиксировать детекторами. Несмотря на то что детекторы БАК – самые точные и мощные измерительные приборы, созданные людьми, они могут измерить не все.  Лучше всего фиксируется детекторами превращение Хиггса в четыре лептона. Однако вероятность этого события очень мала — всего 0,013%.

Детектор ATLAS

Тем не менее, за полгода экспериментов, когда за одну секунду в коллайдере происходят сотни миллионов столкновений протонов, было выявлено целых 5 таких  четырехлептонных случаев. Причем зафиксированы они были на двух разных детекторах-гигантах: ATLAS и CMS. Согласно независимому расчету с данными одного и другого детектора, масса частицы составляла примерно 125ГэВ, что соответствует теоретическому предсказанию для бозона Хиггса.

Для полного и точного подтверждения того, что обнаруженная частица была именно именно бозоном Хиггса, пришлось провести еще очень много опытов. И несмотря на то, что сейчас бозон Хиггса обнаружен, эксперименты в ряде случаев расходятся с теорией, так что Стандартная модель, как считают многие ученые, скорее всего является частью более совершенной теории, которую еще предстоит открыть.

Детекторы БАК

Открытие бозона Хиггса, определенно, одно из главных открытий 21 века. Его открытие — огромный шаг в понимании устройства мира. Если бы не он,  все частицы были  бы безмассовыми, как фотоны, не существовало бы ничего, из чего состоит наша материальная Вселенная. Бозон Хиггса — шаг к пониманию того, как устроена вселенная. Бозон Хиггса даже назвали частицей бога или проклятой частицей. Впрочем, сами ученые предпочитают называть его бозоном бутылки шампанского. Ведь такое событие, как открытие бозона Хиггса, можно отмечать годами.

Друзья, сегодня мы взрывали мозг бозоном Хиггса. А если Вы уже устали взрывать свой мозг бесконечными рутинными или непосильными заданиями по учебе, обратитесь за помощью к авторам нашей компании. Как всегда мы поможем Вам быстро и качественно решить любой вопрос.

«Стандартная модель» устройства вселенной

Для того, чтобы понять, что такое бозон Хиггса, нам придется обратиться к одной из самых известных теорий, описывающих то, как работает космос: Стандартной модели.

Эта модель пришла к нам в виде физических частиц, полей, которое физики постепенно заполняли строительными блоками по мере исследования Вселенной. Это происходило на протяжении веков и люди достигли существенного прогресса. Сначала мы обнаружили атомы, потом протоны, нейтроны и электроны, и наконец — кварки и лептоны (о них подробнее позже).

Да, можно смести все эти фигуры с доски и сдаться квантовой механике, но физики упорно держатся за Стандартную модель, многие из них ее уже ненавидят и хотят опровержения, которое позволит найти более удобную и красивую теорию о том, как построен мир элементарных частиц. Но пока безуспешно, и открытие бозона Хиггса еще более оттянуло тщательный пересмотр СМ.

Как говорится, ежики плакали и кололись, но продолжали есть кактус. В конце концов, Стандартная модель дает нам глубокое представление о типах материи и сил, более глубокое, чем любая другая физическая теория.

Стандартная модель была разработана в 1970-х годах. Вот вся суть СМ в нескольких предложениях: наша вселенная состоит из 12 различных частиц материи и четырех сил. Среди этих 12 частиц есть шесть кварков и шесть лептонов. Кварки образуют протоны и нейтроны, а члены семьи лептонов включают электрон и электронное нейтрино — его нейтрально заряженный антагонист.

Ученые полагают, что лептоны и кварки являются неделимыми: их нельзя разбить на более мелкие частицы. Наряду с этими частицами, Стандартная модель описывает четыре фундаментальных силы: гравитацию, электромагнитое, сильное и слабое взаимодействие.

Как теория, Стандартная модель работает хорошо, несмотря на ее неспособность вписаться в гравитацию. Благодаря этому, физики предсказали существование определенных частиц до того, как те были обнаружены экспериментально. И вот, на горизонте появился бозон Хиггса. Давайте выясним, как эта частица вписывается в Стандартную модель и Вселенную в целом.

Преоны

Есть и другие слова, которые используются для описания теоретических строительных блоков кварков, включая примоны, субкварки, квинки и твидлы, но «преон» приняли лучше всех. И преоны — весьма важная часть теоретической физики, потому что на данный момент фундаментальной частицей остаются кварки. Если выяснится, что они состоят из других частей, это откроет путь к тысячам новых теорий. Например, одна из теорий гласит, что неуловимое антивещество во Вселенной на самом деле содержится в преонах, поэтому все вокруг обладает частичками антиматерии, которая заперта в этом всем. Согласно этой теории, и вы являетесь носителем антивещества — просто вы не сможете ее увидеть, потому что материя складывается из более крупных блоков.

Почему так было важно найти бозон Хиггса

В современной физике элементарных частиц существует некоторая стандартная модель. Единственной частицей, которую предсказывает эта модель, и которую ученые пытались долго обнаружить, является названный бозон. Стандартная модель частиц (согласно экспериментальным данным) описывает все взаимодействия и превращения между элементарными частицами. Однако оставалось единственное «белое пятно» в этой модели — отсутствие ответа на вопрос о происхождении массы

Важность массы не вызывает сомнения, ведь без нее Вселенная была бы совершенно другой. Если бы у электрона не было массы, то не существовали бы атомы и сама материя, не было бы биологии и химии, не было бы, в конце концов, человека

Чтобы объяснить концепцию существования массы, несколько физиков, среди которых был британец Питер Хиггс, еще в 60-х годах прошлого столетия выдвинули гипотезу о существовании так называемого поля Хиггса. По аналогии с фотоном, который является частицей электромагнитного поля, поле Хиггса также требует существование его частицы-носителя. Таким образом, бозоны Хиггса простыми словами – это частицы, из множества которых образуется поле Хиггса.

Страпельки

Согласно теории странной материи, страпельки образуются в природе, когда массивная нейтронная звезда — тяжелая коллапсирующая звезда — выдает столько давления, что электроны и протоны в ядре сливаются, а затем коллапсируют дальше в нечто вроде плотного кваркового пузыря, который мы называем странной материей. И хотя большие страпельки могут теоретически существовать за пределами центров звезд с высоким давлением, вероятнее всего, они уплыли от таких звезд в другие солнечные системы — включая нашу собственную.

Но опять же: если они существуют, большая страпелька может превратить ядро атома в другую страпельку, если столкнется с ним. Новая страпелька столкнется с другими ядрами, что вызовет цепную реакцию, пока вся материя на Земле не будет превращена в странную материю. На самом деле, подобные страхи были вызваны работой Большого адронного коллайдера, представителям которого удалось в свое время убедить людей в надуманности этого факта. Вряд ли они могли бы случайно создать страпельку, которая уничтожила бы планету.

Хиггс и релаксион

Вдохновленные попыткой Ларри Эбботта 1984 года обратиться к проблеме различной естественности в физике, они стремились пересмотреть массу Хиггса как развивающийся параметр, который мог динамически «расслабиться» до своего крошечного значения во время рождения космоса, а не начать с фиксированной и, казалось бы, невероятной константы. «Хотя потребовалось полгода, чтобы избавиться от тупиков и глупых моделей и очень сложных вещей, мы пришли к весьма простой картинке», — говорит Каплан.

Согласно их модели, масса Хиггса зависит от численного значения гипотетического поля, которое пронизывает пространство-время: аксионное поле. Чтобы представить его картину, «мы думаем о всеобъемности космоса как такого трехмерного матраса», говорит Димопулос. Значение в каждой точке поля зависит от того, насколько сжаты пружины матраса. Долгое время считалось, что существование этого матраса — и его вибраций в форме аксионов — может решить две глубоких загадки: во-первых, аксионное поле должно объяснить, почему большинство взаимодействий между протонами и нейтронами протекает как вперед, так и назад, решая так называемую «сильную CP-проблему». Во-вторых, из аксионов может состоять темная материя. Решение иерархической проблемы будет третьим важным достижением.

История этой новой модели начинается, когда космос был набитой энергией точкой. Аксионный матрас был под чрезвычайным давлением, что делало массу Хиггса огромной. По мере расширения Вселенной пружины расслаблялись, будто их энергия перетекала от пружин к новообразованному пространству. По мере рассеяния энергии, уменьшалась и масса Хиггса. Когда масса дошла до своей настоящей величины, соответствующая переменная упала ниже нуля, переключившись на поле Хиггса, похоже на патоку поле, которое дает массу частицам вроде электронов и кварков, проходящим через него. Массивные кварки, в свою очередь, взаимодействовали с аксионным полем, создавая гребни метафорического холма, по которому скатывалась энергия. Аксионное поле застыло, как и хиггсова масса.

Сундрум называет это радикальным отходом от моделей прошлого: новая модель показывает, как современная иерархия масс могла слепить себя с момента рождения космоса. Димопулос отмечает поразительный минимализм этой модели, которая задействует в основном ранее устоявшиеся идеи. «Люди вроде меня, которые немного вложились в другие подходы к проблеме иерархии, были бы приятно удивлены, что не придется далеко ходить. Находившееся на заднем дворе Стандартной модели решение было недалеко. Нужны были молодые умные люди, которые бы это поняли».

Однако, как и многие эксперты, Нима Аркани-Хамед из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, отмечает, что это предположение только-только появилось. Хотя оно «безусловно разумное», говорит он, его текущая реализация остается надуманной. К примеру, чтобы аксионное поле застряло на хребтах, созданных кварками, а не прокатилось через них, космическая инфляция должна была прогрессировать намного медленнее, чем допускает большинство космологов. «Вы добавляете 10 миллиардов лет инфляции».

И даже если аксион был бы обнаружен, одно только это не доказало бы, что он «релаксион» — что он релаксирует, расслабляет значение массы Хиггса. И когда волнение в Заливе прошло, вместе с Грэмом и Раджендраном Каплан начали разрабатывать идеи относительно того, как проверить свою модель. В конце концов, возможно, колеблющееся аксионное поле может повлиять на массу ближайших элементарных частиц через массу Хиггса. «Вы могли бы увидеть, что масса электрона колеблется», говорит Грэм.

Так проверить предположение ученых получится еще нескоро. (Эта модель не предсказывает новых явлений, которые мог бы обнаружить БАК). И опять же, шансов у нее немного. Так много умных предположений обломались за все эти годы, что ученые настроены довольно скептично. Однако интригующая новая модель все же вселяет долю оптимизма.

Общая стратегия

В Стандартной модели — единственной на сегодня теории, которая хорошо описывает мир элементарных частиц, — до сих пор не проверено на опыте одно очень важное явление — хиггсовский механизм нарушения электрослабой симметрии. Проверка этого механизма — одна из центральных задач LHC

Эту задачу можно разбить на три этапа:
1) найти частицу, похожую на хиггсовский бозон,
2) проверить, что эта частица обладает свойствами, которые ожидаются от хиггсовского бозона,
3) выяснить, какой из вариантов хиггсовского механизма согласуется с экспериментальными данными

Проверка этого механизма — одна из центральных задач LHC. Эту задачу можно разбить на три этапа:
1) найти частицу, похожую на хиггсовский бозон,
2) проверить, что эта частица обладает свойствами, которые ожидаются от хиггсовского бозона,
3) выяснить, какой из вариантов хиггсовского механизма согласуется с экспериментальными данными.

Поскольку хиггсовский бозон нестабилен, искать его будут по продуктам распада. На какие частицы распадается бозон Хиггса — зависит от его массы, а она, к сожалению, пока неизвестна. Теория утверждает лишь, что бозон Хиггса должен быть заметно легче 1 ТэВ, и, кроме того, эксперименты на электрон-позитронном коллайдере LEP показали, что он тяжелее 114 ГэВ. Поэтому экспериментаторам на LHC придется искать хиггсовский бозон сразу «по всем фронтам», в диапазоне масс примерно от 100 до 1000 ГэВ. Впрочем, возможно, что новые данные с коллайдера Тэватрон укажут примерное значение массы бозона, что заметно упростит задачу его поиска на LHC.

Почему бозон Хиггса называют ”частицей Бога”

С 2008 год ученые подкованы поисках ”Частицы Бога” (одно из названий бозона Хиггса). Так ее называют по предложению Леона Ледермана, который был нобелевским лауреатом и выпустил книгу с заголовком, начинающимся с этих слов. Хотя самому ученому больше по душе было название ”Проклятая частица”, но оно как-то не прижилось.

Благодаря этому американскому ученому бозон Хиггса стали называть именно так.

Как говорится, ”хоть чертом лысым назови”, но частицу в итоге нашли и произошло это в 2012 году. Помог в обнаружении как раз тот самый Большой адронный коллайдер

При этом после обнаружения ученые сообщили об этом, но не торопились делать поспешных выводов и выступали очень осторожно. В первые дни после эксперимента ученые говорили, что они только нашли элементарную частицу, похожую на бозон Хиггса

7 Новая физика и бозон Хиггса — итог:

Гипотетический бозон Хиггса не соответствует существующим в природе фундаментальным взаимодействиям, противоречит классической электродинамике, теории гравитации элементарных частиц и не стыкуется с законом сохранения энергии — следовательно: бозон Хиггса не может существовать в природе.
Стандартной модели предстоит не постулировать, а доказать существование гипотетического бозона Хиггса в природе. При этом придется доказать существование всей цепочки начиная с гипотетического слабого взаимодействия и разобраться со всеми противоречиями. До сих пор, ничего вразумительного, кроме “верую”, со стороны стандартной модели, физика так и не услышала.
Еще критику гипотетического бозона Хиггса можно посмотреть в соответствующей статье из серии «Заблуждения в физике» (Заблуждения в физике: Бозон Хиггса) и ее продолжении (Бозон Хиггса: с наукой покончено?).
Эра бездоказательных утверждений и математических сказок в физике подошла к концу. Физика — это научное отражение природы и манипуляции над законами природы в физике недопустимы.
К сожалению, 8.10.2013 Нобелевским комитетом была решена судьба Нобелевской премии 2013. Обтекаемость формулировки Нобелевского комитета за «теоретическое открытие механизма, который обеспечил понимание происхождения масс элементарных частиц» не отменит основного: механизм Хиггса не может создавать массы элементарных частиц и их поля — а значит в природе не может существовать и бозон Хиггса. Время покажет ошибочность данного решения Нобелевского комитета и пагубность его для физики.
Наступивший 2015 год и появившаяся теория гравитации элементарных частиц отправили в архив истории развития физики кучку математических сказок, относящихся к гравитации, среди которых была и СКАЗКА о «бозоне Хиггса». Как говорится: «Сколько сказочке ни виться — а конец всё равно будет»! — Бесконечно кормить сказками мыслящих людей, выдавая это за науку, не получится.

Владимир Горунович

Похожие записи:

31 мая знак зодиака близнецы Телескоп им. джеймса уэбба. несколько фактов Заговор чтобы взяли на работу «кошка к чему снится во сне? если видишь во сне кошка, что значит?» Как заставить мужчину думать о тебе Период обращения Юпитера вокруг солнца и характеристики планеты