4 июля 2012 года. Помимо 236-го дня рождения Соединенных Штатов, это был день, когда физики объявили, что они нашли убедительные доказательства бозона Хиггса, неуловимой частицы, которая придает массу другим элементарным частицам во вселенной. Это было одно из самых важных достижений в физике за последнее столетие, и для его испытания потребовалось создание Большого адронного коллайдера, гигантского ускорителя частиц, базирующегося за пределами Женевы, Швейцария. После этого триумфа физическое сообщество было уверено, что из ЦЕРН последует больше открытий. Но буквально через триллионы протонных столкновений в коллайдере ничего нового не появилось. Однако теперь, после просеивания многолетних данных, исследователи, работающие над экспериментом ATHAS на LHC, объявили, что они могут подтвердить что-то новое: распад бозона Хиггса приводит к появлению донных кварков, оказывая поддержку теоретической структуре физики, известной как Стандартная модель физика частиц.
Согласно пресс-релизу, наблюдение Хиггса 2012 года было неполным. Хотя на самом деле наблюдать бозон Хиггса в настоящее время невозможно, обнаружение битов, в которые разлагается частица, - это то, что ускоритель частиц может сделать. В то время были обнаружены две предсказанные частицы, называемые бозонами W и Z, что ожидается примерно в 30% распадающихся бозонов Хиггса. Но исследователи не видели, что частицы ожидают 60 процентов времени - нижние кварки.
Или, по крайней мере, так они думали. Проблема, объясняет Провод , заключается в том , что они видели нижние кварки, слишком много их; коллайдер производит много донных кварков посредством различных взаимодействий, кроме потоков протонов, которые он был разработан, чтобы врезаться друг в друга. Таким образом, выяснить, произошел ли нижний кварк, обнаруженный в LHC, от распадающегося бозона Хиггса или откуда-то еще, оказалось чрезвычайно сложно. Вот почему ученым потребовалось так много времени, чтобы прийти к разумной уверенности, что некоторые из нижних кварков, которые они наблюдали, происходили от распада Хиггса. Рассматривая все данные с 2011 года и используя новые аналитические методы, такие как глубокие искусственные нейронные сети и машинное обучение, они наконец нашли статистически значимые доказательства генерируемых Хиггсом нижних кварков.
«Впервые мы увидели связь Хиггса с нижними кварками, что было предсказано», - говорит Райн Мандельбаум в Gizmodo Джон Хут, физик частиц Гарвардского университета, работающий над экспериментом ATLAS. «Мы думали, что это произойдет, но до тех пор, пока мы не увидим это, мы не будем знать наверняка, что это так связано с кварками».
Хотя это открытие является триумфом анализа и еще одним подтверждением того, что мы, вероятно, нашли бозон Хиггса, оно также слегка разочаровывает. Это потому, что он хорошо вписывается в стандартную модель, с которой физики работают с начала 1970-х годов. Хотя модель многое объясняет о физике элементарных частиц, в ней есть несколько зияющих дыр. Например, это не касается гравитации и не объясняет темную материю. Поскольку LHC был включен, исследователи надеялись на наличие «странных» частиц, которые сломают или расширят Стандартную модель или подтвердят суперсимметрию, дополнение к модели, которая помогает объяснить массу. Этого просто не произошло, по крайней мере, пока.
На данный момент физикам, возможно, придется подождать еще несколько лет, прежде чем законы природы будут переписаны. LHC проходит серию энергетических модернизаций, которые будут завершены в 2026 году, и когда он снова включит ускоритель частиц со сгустками частиц, это может привести к странной науке, которой область должна выйти за пределы даже самого смелого воображения Джона Хьюза.
