Научную интригу вокруг бозона Хиггса разрешат новые результаты с БАК

Научную интригу вокруг бозона Хиггса разрешат новые результаты с БАК
 

Эксперты, посмотревшие фильм «Страсти по частицам» в рамках III Фестиваля актуального научного кино «360 градусов» и проекта «Научный понедельник», обсудили развитие физики элементарных частиц после открытия бозона Хиггса.

Фильм «Страсти по частицам» (Particle Fever) американского режиссера Марка Левинсона (Mark Levinson) рассказывает о пяти годах работы Большого адронного коллайдера (БАК) с момента его запуска до объявления об открытии бозона Хиггса.

Как рассказал Левинсон, идея фильма возникла у физика-теоретика Дэвида Каплэйна (David Kaplan), который затем участвовал в экспериментах на БАК. А в 2006 году он увидел первые результаты строительства коллайдера и подумал, что он может стать действительно выдающимся проектом. Тогда Каплэйн начал искать кого-то, кто мог бы снять про это фильм. Левинсон, сам по образованию физик, заинтересовался этой идеей. Оба они хотели снять не просто очередной научно-популярный фильм, но показать драматическую историю людей, стоящих за реализацией этого проекта.

В июле 2012 года на БАК были получены подтверждения существования бозона Хиггса, а в этом году Питер Хиггс и Франсуа Энглер, предсказавшие его, получили Нобелевскую премию по физике. В фильме объясняется научная интрига, стоящая за этим открытием. Она связана с массой найденной частицы.

До открытия бозона физики ждали, что он подтвердит либо теорию суперсимметрии, либо теорию мультивселенной. Согласно первой теории, стандартная модель, недостающим звеном которой являлся бозон Хиггса, — лишь часть более общей картины, предполагающей существование еще множества частиц, которые физикам предстоит открыть. Согласно теории мультивселенной, значения физических констант и масс частиц за пределами наблюдаемой нами Вселенной везде разные, а в нашей части они так удачно совпали, что наше существование стало возможным.

Интрига же заключается в том, что масса бозона оказалась ровно посередине между двумя значениями, которые могли бы подтвердить ту или иную теорию. Научное сообщество замерло в ожидании новых результатов.

Как рассказал завотделом экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ Эдуард Боос, в течение долгих лет физики все же ждали, что подтвердится теория суперсимметрии. И многие продолжают на это надеяться. «Если мы считаем, что Вселенная (в которой мы живем) устроилась случайно, тогда мы не знаем, как двигаться дальше», — сказал ученый.

«Возможно, сейчас пока просто не хватает энергий и статистики. Возможно, стоит просто подождать, пока БАК выйдет на полную мощность», — выразил он надежды ученых. Кроме того, он отметил, что пока еще точность измерения характеристик открытой частицы недостаточна, чтобы делать окончательные выводы.

Академик, члена Президиума РАН Валерий Рубаков не является сторонником теории суперсимметрии, он надеется, что дальнейшие открытия все новых частиц на БАК позволят построить более интересную теорию.

«Физика снова стала экспериментальной наукой. В течение многих лет был рефрен „стандартная модель прекрасно описывает все экспериментальные данные“. Теоретики вообще-то думают, что дело Стандартной моделью не кончается, причем на энергиях, доступных БАК», — пояснил он.

Однако, если на БАК больше ничего не найдут, физикам придется обратиться к теории мультивселенной. Это очень грустно, считает Рубаков, потому что, если думать, что мы просто живем там, где есть подходящие значения констант и масс частиц, тогда «соображения, которые мы очень много использовали, что теория должна быть красивая, что теория должна быть замкнутая, — все они куда-то улетучиваются».

Помимо поиска новых частиц на БАК, физикам в обозримом будущем предстоит уточнить характеристики найденного бозона, чтобы разобраться, такой ли он, как его предсказывает теория Энглера-Браута-Хиггса. Для этого им понадобятся уже не столкновения протонов с протонами, которые являются составными частицами, а электрон-позитронные столкновения, при которых удастся провести более точные измерения, пояснил Рубаков.

Что же касается долгосрочных перспектив развития физики высоких энергий, ученый предполагает, что, возможно, со временем будут разработаны новые методы ускорения частиц и тогда для проведения экспериментов больше не потребуется строить гигантские сооружения, подобные БАК или крупнее его. Другое направление поиска новых частиц — работа над более точными методами измерения.

Кроме того, есть еще подземная физика и, возможно, в детекторах глубоко под землей будут обнаружены следы темной материи, по которым можно будет понять, из чего она состоит. Еще одна из задач, стоящих перед физиками, — «поймать» процесс распада протона, отметил Рубаков.

Но темпы воплощения физических проектов, по словам эксперта, не очень высокие. На БАК потребовалось около 20 лет, а последующие эксперименты в области физики высоких энергий, возможно, будут длиться еще дольше.


Интересные материалы: