Хиггса поймали
Глава ЦЕРНа Рольф Хойер объявил об открытии "божественной" частицы.
Физики Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) объявили миру, что пойман бозон Хиггса. Этот научный семинар транслировался во многие страны мира. Событие тут же было названо историческим и даже эпохальным. К нему мировая наука шла многие десятилетия. Особо подчеркивается, что открытие подтверждено сразу двумя независимыми экспериментами. Это многократно повышает достоверность результата.
Но почему так взволновало лириков то, что эпохально для физиков? Виноват Большой адронный коллайдер. Ведь он, что называется, вошел в массы. На его создание правительства ведущих стран скинулись и собрали около девяти миллиардов долларов. Главная цель установки - поимка Хиггса. Многие недоумевали, такой дорогой капкан всего на одну частицу?
Дело в том, что в 60-70-х годах прошлого века ведущими учеными разных стран была создана так называемая Стандартная модель, объясняющая, как устроен наш мир. Она предсказала множество элементарных частиц, которые затем были открыты на различных коллайдерах. Кроме одной - бозона Хиггса. Пожалуй, самой фундаментальной. Как это ни парадоксально, наука до сих пор не знает, откуда у элементарных частиц берется масса. Около 50 лет назад группой ученых был предложен механизм, где главная роль в создании массы отведена бозону Хиггса. Но так ли в это в реальности? Не химера ли этот Хиггс? Если химера, то рухнет все стройное здание Стандартной модели. И тогда придется строить все заново. Словом, судьбу модели и должен решить БАК, построенный на границе Италии и Швейцарии. Тайну материи здесь выбивают в прямом смысле слова. В циклопической установке почти со световой скоростью сталкиваются протоны, порождая миллиона частиц, среди которых должен быть Хиггс.
- По сравнение с открытием Хиггса поиск иголки в стоге сена кажется детской игрой, - объяснил корреспонденту "РГ" заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ доктор физико-математических наук Виктор Саврин. - В отличие от большинства частиц поймать Хиггс "лично" невозможно в принципе. Он не дается в руки, так как, едва родившись, тут же распадается. Причем дает более десятка различных "генеалогических" ветвей: фотоновую, лептоновую, тау-лептоновую и т.д. Но оставляет косвенные улики. Проблема в том, что, скажем, очень похожие фотоны рождаются и от множества других реакций, которых в миллионы раз больше, чем дает распад Хиггса. Значит, в этом гигантском бульоне надо как-то отделить "свои" кванты от "чужих". Кроме того, говоря образно, на раздумья нет времени. Ведь скорости реакций даже не наносекунды, а их тысячные доли. События накладываются друг на друга, и их тоже разделять. Для этого в арсенале ученых фантастическая по возможностям электроника и самая мощная на планете вычислительная система ГРИД, в которую объединены сотни мощных компьютеров.
Ранее ученые ЦЕРНа уже обнаружили около 300 кандидатов на бозон Хиггса. Однако данных, чтобы твердо объявить об открытии, не хватало. Для этого требуется добиться вероятности более 99,99995 процентов, что в научном обиходе означает параметр "сигма 5". Кандидаты на Хиггса пока имели сигма не более 2,9.
В начале июня в ЦЕРНе объявили, что начинается настоящая охота на Хиггса. Коллайдер выведен на критический уровень соударений протонов, при котором каждый час должен рождаться один бозон. И вот сегодня физики заявили об удаче. Не поспешили ли? Нет ли тут ошибки? Ведь подобное в последнее время случались не раз. Достаточно вспомнить последнюю мировую сенсацию, когда ученые того же ЦЕРНа объявили, что в одном из экспериментов скорость света была превышена. И лишь недавно сенсация была опровергнута другими экспериментами.
Как же ловили Хиггса? Для полной уверенности ученые с помощью детектора CMS искали бозон сразу на пяти "генеалогических" ветвях. По словам руководителя группы Джо Инкандела, по фотоновой ветви Хиггс выявлен с достоверностью "сигма 4", а по лептоновой "сигма 3,2". По трем другим направлениям достоверность ниже. Однако все эти данные, сведенные вместе, позволяют с уверенностью сказать: с вероятностью "сигма 5" бозон Хиггса существует. Его масса 126,5 Гигаэлектронвольт.
Подтвердил существование неуловимого бозона и эксперимент на установке ATLAS, которым руководила Фабиола Джианотти. Она сообщила, что изучались два канала - фотоновый и лептоновый. И хотя по каждому достоверность несколько ниже, чем у партнеров, но суммарный сигма тоже близок к пятерке. А значит, "неуловимый Джо" пойман.
Триумф ли это? С одной стороны - несомненно. Усилиями многих стран и тысяч ученых создана уникальная установка, которая смогла открыть доселе неуловимую частицу. Но с другой - глава ЦЕРНа Рольф Хойер призвал физиков не расслабляться. Последними его словами были: "Мы только в начале пути". Дело в том, что это действительно эпохальное открытие поставило перед учеными множество новых вопросов. Именно так всегда и бывает в науке. Каждый достигнутый горизонт открывает несколько новых.
Комментарий
Эдуард Боос, Заведующий отделом экспериментальной физики НИИ ядерной физики МГУ, доктор физико-математических наук
Конечно, результат эпохальный. Но он необходимый, но недостаточный, чтобы с абсолютной гарантией сказать: найден именно тот бозон Хиггса, который предсказан Стандартной моделью. Сейчас есть уверенность, что открыт некий претендент, который с высокой вероятностью является тем самым бозоном. Найденная частица не противоречит теоретическим данным, вписывается в них, но совсем не обязательно, что это Хиггс. Ведь изучено пять "генеалогических" ветвей, но остались за кадром минимум еще пять. Для полной уверенности надо изучать и их. Не исключено, что на этом пути появятся данные, не предсказанные теорией. И тогда получится, что сейчас открыт не тот Хиггс, а какая-то новая частица.
Поэтому Рольф Хойер и сказал - это только начало. Дальше надо работать, изучать найденную частицу по другим каналам. Если окажется, что новые данные не вписываются в Стандартную модель, то придется развивать новые теоретические модели. И они уже есть в портфеле физиков. Кстати, в ЦЕРНе многие ученые занимаются вовсе не Хиггсом, а поиском отклонений от Стандартной модели. Пока ничего не найдено. Но это не значит, что все их надо отметать. Как только будет найдено серьезное доказательство какого-то отклонения от Стандартной модели это станет сигналом для ученых, где искать.
Часто спрашивают, что может дать открытие бозона Хиггса народному хозяйству? Наука создает новые знания. Например, именно в ЦЕРНе в свое время родился интернет. Ученые говорят, что открытие Максвелла электромагнетизма оправдано на многие столетия вперед все затраты на науку. Я с этим согласен.
Справка
По признанию руководителей ЦЕРНа, вклад России в проект Большого адронного коллайдера был одним решающих. Причем, речь идет, прежде всего, не о финансах, а знаниях и опыте российских ученых. Они оказались весомыми. Более того, из казны ЦЕРНа наши предприятия получили около 120 миллионов долларов за создание различного оборудования. Скажем, они изготовили более 500 магнитов для самого ускорителя и крупные узлы для детекторов, каждый из которых высотой с многоэтажный дом. По сути, они -- сердце БАК, основа сети, которая и должна поймать те самые неуловимые бозоны.
Перечисление всех систем БАК, которые создали российские специалисты, займет не одну страницу. Чтобы оценить масштаб, достаточно сказать, что в проекте участвовало более 50 институтов и предприятий. Среди них НИЦ "Курчатовский институт”, сибирский Институт ядерных исследований имени Г.И. Будкера, Институт физики высоких энергий, Институт теоретической и экспериментальной физики, МГУ, МИФИ, российские ядерные центры в Сарове и Снежинске. Впечатляет география заводов, где изготовлено оборудование. Здесь не только Москва и Санкт-Петербург, но и Пермь, Магнитогорск Смоленск, Каменск-Уральский, Апатиты, Селятино и другие.
Более того, пять наших заводов, в частности, Богородицкий завод, НПО "Луч" из Подольска, ОКБ им.Мясищева, НИКИЭТ награждены золотыми медалями, как лучшие изготовители. Таково было решение жюри ЦЕРНа. Выяснилось, что есть ниши, где наши предприятия являемся бесспорными лидерами.
