В поисках бозона Хиггса: к истории вопроса

Не прошло и полувека, как учёные получили в своё распоряжение оборудование, способное подтвердить или опровергнуть теоретические предсказания, касающиеся последней ненайденной элементарной частицы Стандартной модели. Вот как это было.

Схема эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере, который намекнул на бозон Хиггса (изображение Weizmann Institute).

1964

В октябре английский физик Питер Хиггс публикует статью, в которой предсказывает частицу, получившую впоследствии его имя. Но ещё до него, в августе, бельгийцы Роберт Браут и Франсуа Энглер показывают, как может работать механизм образования массы. В ноябре независимо от всех ещё одна группа, которую составили американцы Дик Хаген, Джеральд Гуральник и британец Том Киббл, выступает с аналогичными идеями.

Поскольку Нобелевскую премию разрешается разделить только между тремя лауреатами, перед наградным комитетом встаёт трудная задача.

1995

Хотя бозон Хиггса ещё не обнаружен, есть доказательства работы соответствующего механизма в рамках Стандартной модели, что позволяет сделать ряд успешных предсказаний, в том числе относительно самой тяжёлой из известных частиц — t-кварка. С помощью «Теватрона» Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (США) его удаётся обнаружить в районе 176 ГэВ — как и было предсказано.

2001

До Большого адронного коллайдера (БАК) у Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) был Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP), который пять лет искал бозон Хиггса с массой около 80 ГэВ, пока не закрылся в 2000 году. Анализ результатов, опубликованный в 2001-м, показал, что масса частицы превышает 115 ГэВ.

2004

В промежутке между закрытием LEP и включением БАК бозон Хиггса могли обнаружить в Чикаго. Данные «Теватрона» поместили бозон Хиггса выше 117 ГэВ (чуть выше досягаемости LEP) с верхним пределом 251 ГэВ.

2007

Эксперименты снижают верхний предел до 153 ГэВ. Поскольку БАК способен сталкивать частицы на более высоких энергиях, чем любой предыдущий ускоритель, он мог вывести из борьбы «Теватрон», но более лёгкий бозон увеличивает шансы Чикаго.

2008

В Большом адронном коллайдере наконец-то начинают циркулировать пучки протонов. В жёлтой прессе — истерия по поводу того, что БАК приведёт к созданию чёрной дыры. После долгого перерыва CERN снова включается в погоню за «частицей Бога», но вскоре утечка газа вынуждает учёных отключить ускоритель до следующего года.

2009

До ноября БАК стоит, тогда как «Теватрон» продолжает работу. Чикаго выступает с заявлением о 50-процентных шансах найти бозон до конца 2010 года.

2010

Блогеры взволнованы слухами о сигнале, полученном на «Теватроне». Но они оказываются ложными.

2011

В апреле слухи вспыхивают с новой силой из-за попадания в Интернет ещё не проанализированных результатов исследования на Большом адронном коллайдере. В сентябре «Теватрон» выключается, не сумев найти бозон Хиггса. В конце года анализ экспериментов ATLAS и CMS намекает на то, что бозон находится где-то в районе 125 ГэВ. Напряжение нарастает.

2012

В феврале БАК увеличивает энергию столкновений с семи до восьми тераэлектронвольт, повышая вероятность обнаружения бозона на 30–40%. В марте данные последнего вздоха «Теватрона» помещают бозон между 115 и 152 ГэВ...

Бозон Хиггса. Автор скульптуры — Duco de Klonia.

Подготовлено по материалам NewScientist.

www