Как ищут бозон Хиггса с помощью коллайдера
- Открытие «Новой Физики»: Бозон Хиггса
- Великий адронный коллайдер
- Поиск Бозона Хиггса
- Открытие Бозона Хиггса
Открытие «Новой Физики»: Бозон Хиггса
Некоторые ученые считают, что 4 июля 2012 года стало началом новой эры в физике, когда открылись ворота в так называемую «Новую Физику». Этот термин используется для обозначения областей, которые находятся за пределами Стандартной модели, таких как новые элементарные частицы, поля, взаимодействия между ними и т.д. Однако, перед тем как ученым удалось попасть в эту область, им пришлось найти и допросить привратника - Бозон Хиггса.
Великий адронный коллайдер
Большой адронный коллайдер (БАК) - это мощный ускоритель элементарных частиц, состоящий из магнитной системы длиной 26 659 метров. Он включает в себя инжекционный комплекс, ускорительную секцию, семь детекторов, предназначенных для обнаружения элементарных частиц, и другие системы. Два из детекторов коллайдера, известных как ATLAS и CMS, использовались для поиска Бозона Хиггса. Эти детекторы являются основой для проведения экспериментов и коллаборации ученых, которые работают с ними. Например, в коллаборации CMS участвует около 2,5 тысячи человек.
Поиск Бозона Хиггса
Для обнаружения новых частиц в коллайдере создаются столкновения протон-протон. Каждый пучок состоит из 2808 сгустков, а в каждом сгустке содержится около 100 миллиардов протонов. Протоны разгоняются в инжекционном комплексе и ускоряются в кольце при помощи резонаторов, достигая энергии 7 ТэВ. Затем они сталкиваются в местах расположения детекторов, и результатом таких столкновений является каскад частиц с разными свойствами. Бозон Хиггса - это нестабильная частица, которая сразу же распадается. Поэтому ученые искали его по продуктам распада на другие частицы, такие как глюоны, мюоны, фотоны, электроны и другие. Детекторы ATLAS и CMS фиксировали процесс распада и отправляли полученную информацию на тысячи компьютеров по всему миру.
Открытие Бозона Хиггса
Физики из коллаборации CMS объявили о своих результатах работы на открытом семинаре в CERN 4 июля 2012 года. Они анализировали данные по пяти каналам распада Бозона Хиггса: на Z-бозоны, гамма-фотоны, электроны, W-бозоны и кварки. Суммарная статистическая значимость обнаружения Бозона Хиггса составила 4,9 сигмы для массы 125,3 ГэВ. Затем физики из коллаборации ATLAS объявили о данных распада Бозона Хиггса по двум каналам: на два фотона и на четыре лептона. Суммарная статистическая значимость для массы 126 ГэВ составила 5 сигм, что означает, что вероятность того, что наблюдаемый эффект является результатом статистической флуктуации, равна 1 к 3,5 миллионам. Эти результаты позволили с большой вероятностью объявить об открытии новой частицы - Бозона Хиггса.
Таким образом, открытие Бозона Хиггса в 2012 году стало важным событием в физике, которое открыло двери в «Новую Физику» и помогло ученым лучше понять устройство нашей вселенной.
