Обнаруженная физиками частица пока что лишь похожа на бозон Хиггса

Найден новый бозон - но вот хиггсовский ли?

Вчерашняя конференция в Женеве, на которой сотрудники ЦЕРН объявили об открытии новой частицы, все-таки не дала ясного ответа на давно мучавший всех вопрос: является она неуловимым бозоном Хиггса или нет? Потому что все, кто выступал с докладами, говорили лишь о том, что найдена частица, похожая на бозон Хиггса. Почему же ученые столь осторожны?

Фото:

Следует заметить, что физики, работавшие на американском коллайдере "Тэватрон" едва не опередили специалистов из ЦЕРНа. Пока еще шла подготовка к вчерашней конференции, на семинаре в американской Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми коллаборации CDF и Dzero представили окончательные результаты поисков бозона Хиггса на этом протон-антипротонном ускорителе, который, как мы помним, был остановлен в сентябре прошлого года. И хотя большинство ученых пришли к выводу, что доказательства того, что эта неуловимая частица была найдена именно там, не совсем убедительны, игнорировать данные "Тэватрона" все же нельзя.

Напомним: неуловимый бозон Хиггса, который, как считают ученые, наделяет остальные частицы массой, напрямую наблюдать нельзя, поскольку он быстро распадается. Ученые еще давно предсказали несколько возможных вариантов такого распада (подробнее о них и об этом бозоне читайте в статье "Ученым удалось потрогать частицу бога"). Американские исследователи решили остановиться на изучении одного из них — когда бозон распадается на пару "кварк b — антикварк b".

Таким способом можно было "поймать" только "легкий" вариант бозона Хиггса с массой от 100 до 147 ГэВ. Однако на поиски в других диапазонах у "Тэватрона" не хватало мощности. Ну а Большой адронный коллайдер, наоборот, очень плохо "улавливал" именно этот диапазон — из-за сильного фона.

Итак, 2 июля американские физики заявили, что финальный анализ десятилетней работы "Теватрона", наконец, завершен, а его результаты недвусмысленно свидетельствуют, что бозон Хиггса был найден ими в области масс 115-135 ГэВ. Чтобы обнаружить это, ученым пришлось проанализировать данные по пятистам триллионам столкновений частиц. Казалось бы, "Тэватрону", пусть даже уже и "мертвому", удалось вырвать пальму первенства у БАК. Но почему научный мир отнесся к заявлениям сотрудников коллаборации CDF и Dzero столь недоверчиво?

Дело в том, что все события, связанные с взаимодействиями частиц, имеют вероятностный характер. Поэтому большое значение имеют статистические подсчеты — они доказывают, что физики имеют дело не со случайной флуктуацией, а с закономерным явлением. Так вот, по расчетам ученых, вероятность того, что эти события не имеют никакого отношения к бозону Хиггса, составляет один шанс на 550.

Неспециалистам может показаться, что вероятность ошибочной интерпретации этих событий ничтожно мала, однако исследователи подчеркивают, что статистическая значимость измерений равна лишь 2,9 сигмы. Эта загадочная фраза переводится на обычный язык как "полной уверенности нет". А для того, чтобы она была, значимость должна принять значение в пять сигм.

Тем не менее, некоторые ученые считают, что даже при таких значениях статистической значимости следует признать, что "Тэватрон" смог обнаружить неуловимую "частицу бога". В частности, российский исследователь из Института физики высоких энергий, работающий на Большом адронном коллайдере, член-корреспондент РАН Сергей Денисов отметил, что все характеристики событий, зарегистрированных детекторами "Тэватрона" совпадают с теми, которые можно было бы ожидать в процессах с образованием бозона Хиггса. Таким образом, отметил ученый, полученные в экспериментах D0 и CDF результаты подтверждают механизм образования масс частиц в Стандартной модели.

Однако следует признать, что статистика есть статистика, и не учитывать ее нельзя — особенно когда речь идет о столь неоднозначных явлениях, как последствия взаимодействий частиц. Поэтому все научное сообщество, приняв к сведению информацию, сообщенную на семинаре, стало ждать результатов из ЦЕРНа. Однако и доклады на конференции в Женеве 4 июля нынешнего года особой ясности в ситуацию с бозоном Хиггса не внесли.

Так, руководитель эксперимента CMS Большого адронного коллайдера Джо Инкаделла заявил, что коллаборации удалось обнаружить частицу, подобную бозону Хиггса, с массой 125 ГэВ. "Эта частица очень похожа по своим свойствам на бозон Хиггса, но по некоторым параметрам она не совсем точно соответствует ожидаемому… Это может быть не бозон Хиггса Стандартной модели, а похожая на нее частица", — сказал ученый.

Другие доклады были тоже весьма и весьма осторожными. Везде говорилось об обнаружении некоторой неизвестной ранее частицы, причем вероятность ошибки, по мнению докладчиков, составляла 0,01 процента. Упоминалось также и о том, что некоторые параметры частицы соответствуют таковым неуловимого бозона, а некоторые — нет. Выступающие подчеркивали, что нужно продолжать исследования новой частицы: возможно, только к январю следующего года удастся точно сказать, что же она собой представляет.

Так что же все-таки обнаружили ученые из ЦЕРНа? Почему они сомневаются в том, что эта частица — то самый бозон Хиггса, о котором так долго мечтали все физики мира? Об этом корреспонденту "Правды.Ру" рассказал сотрудник ИТЭФ имени Алиханова, доктор физико-математических наук Андрей Африканович Ростовцев, который сам принимает участие в экспериментах на БАК:

- Почему такая неопределенность? На самом деле, точно можно сказать только одно — обнаруженная частица несомненно является бозоном. Об этом говорит хотя бы то, что значение его спина — целое. Значит, перед нами не фермион, а все-таки бозон. Причем такой бозон, который до этого ученым известен не был.

Но вот сказать, хиггсовский ли это бозон или какой-то другой, однозначно нельзя. Как вы знаете, распад частицы Хиггса может идти по нескольким каналам. В ЦЕРНе анализировали пять каналов его распада, и везде получены вполне достоверные данные. Только вот в некоторых случаях эта частица распадается совсем не так, как это было предсказано. Поэтому и есть некоторые сомнения насчет ее природы.

Ну, а для того, чтобы это понять, нужны еще эксперименты. Они, конечно же, займут какое-то время, но оно у нас есть — коллайдер и так продолжит свою работу до 2020 года, у него, кроме поиска частицы Хиггса, и другие задачи имеются. Так что рано или поздно ситуация с этой частицей, несомненно, прояснится.

Итак, заявления ученых были столь осторожными потому, что свойства найденной частицы действительно не вполне соответствовали тем, что были предсказаны теоретиками. С другой стороны, и последние могли в чем-то ошибиться. Словом, работы еще предстоит много. Но теперь ученым будет куда легче — по крайней мере, они четко представляют, какую именно частицу им предстоит изучать.

Тем не менее, отрицать значимость открытия, о котором объявили на вчерашней конференции, все же нельзя. Как сказал в завершении своего доклада Джо Инкаделла: "Хотя впереди еще много работы, это открытие является настоящей вехой для ученых в понимании законов природы"…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"