Фізики-ядерники переконалися в існуванні "частинки Бога"

Великий адронний коллайдер зробив свою справу: існування бозона Хіггса - елементарної частинки, що лежить в основі пануючого розуміння матерії, доведено експериментально. Правда, фізики обережно додають: "Швидше за все". Великий внесок у відкриття, як з'ясувала "Фонтанка", внесли російські вчені, зокрема - петербурзькі.

http://atlas.ch/

Великий адронний коллайдер зробив свою справу: існування бозона Хіггса - елементарної частинки, що лежить в основі пануючого розуміння матерії, доведено експериментально. Правда, фізики обережно додають: "Швидше за все". Хоча останні півроку вони розуміли, що "частинка Бога" є, що вона ось-ось буде "виважена, розмірене, визнана", офіційним повідомленням з Європейського центру ядерних досліджень (CERN) вранці в середу 4 липня стоячи аплодували ядерники усього світу.

Великий внесок у відкриття, як з'ясувала "Фонтанка", внесли російські вчені, зокрема - петербурзькі.

Останнім часом таке буває рідко, але саме наукова новина стала подією дня 4 липня. Вона прийшла з Європейського центру ядерних досліджень - з Великого адронного коллайдера, побудованого на кордоні Швейцарії та Франції. Представник однієї з чотирьох колаборацій цього гігантського прискорювача Джо Інкандела повідомив, що їм з колегами нарешті вдалося виявити бозон Хіггса!

- З чим можна порівняти це відкриття? Уявіть, що ви багато років живете в будинку, теоретично знаєте, що грунт під ним надійний, але сумніви є, а підтвердити ви нічого не можете, - пропонує доктор фізико-математичних наук, науковий співробітник Петербурзького інституту ядерної фізики (ПІЯФ) Наталія Савицька. - І ось ви отримуєте експериментальне підтвердження, доказ того, що з вашим грунтом все в порядку, ви можете спокійно жити далі.

Велика частина теорій в сучасній фізиці була побудована на тому, що бозон Хіггса є. Якби з'ясувалося, що його немає, то сама будівля фізики елементарних частинок, може бути, не завалилося, але підлягало б серйозного "капітального ремонту".

- Що було б, якби існування бозона Хіггса не підтвердилося? О, була б цікава життя для теоретиків! - зазначає заступник директора відділення теоретичної фізики ПІЯФ, доктор фізико-математичних наук Дмитро Дьяконов. - Але останніми роками було почуття впевненості в тому, що ця частка повинна бути. І саме з тією масою, з якої її існування підтвердили сьогодні.

"Що нам з того бозона?" - запитаєте ви. З бозона, напевно, нам - нічого. Сьогодні, у всякому разі. На батон його НЕ намажеш, шубу НЕ сошьyoшь. Але дуже простий приклад навів "Фонтанці" доктор Дьяконов: в 80-і роки в тому ж ЦЕРНі, який є міжнародним науковим центром, з'явилася необхідність передавати великі масиви інформації між континентами. Так з'явився Інтернет. Тому передбачити, що обіцяє в майбутньому нам, "нефізікам", відкриття бозона Хіггса, сьогодні ніхто не візьметься.

Якщо спробувати перевести мову фізиків на загальнодоступний, то бозон Хіггса - квант, завдяки якому інші елементарні частинки отримують таку характеристику як маса. Це відбувається, коли вони потрапляють в хиггсовских поле. Все одно людям, далеким від фізики, не дуже зрозуміло, але простіше пояснити неможливо. Тому для "ліриків" придумано зовсім просте тлумачення: існуванням бозона Хіггса пояснюють виникнення Всесвіту і закони матерії. Саме тому, мабуть, дилетанти прозвали його "часткою Бога". Фізики такого прізвиська не люблять.

- Не треба вживати таких слів, це просто дурість, - з посмішкою просить доктор Дьяконов.

Крім як "часткою Бога" його ще називали "Прокляття часткою". Ганятися за бозоном довелося більше півстоліття. Всі інші елементарні частинки були давно відкриті, "побачені" і "зважені", а цей бозон англієць Пітер Хіггс з колегами тільки вирахували. І з 1964 року експериментатори не могли ні довести їхню теорію, ні спростувати. Тим часом значення такого експерименту таке, що в світі науки одними тільки пошуками невловимого бозона виправдовували витрати на будівництво коллайдера - 8 мільярдів доларів.

Тому назвати новина з Швейцарії відкриттям в прямому сенсі слова не можна. Це довгоочікуване підтвердження відкриття.

- Ми говоримо - "відкриття", коли відкривається щось несподіване, чого ніхто не міг уявити раніше, а в даному випадку цього повідомлення все чекали, - говорить Дмитро Дьяконов. - Тут же ще в грудні було зрозуміло, що бозон виявлений. Зараз це лише підтвердили. Звичайно, можна і тепер сумніватися, але ймовірність помилки дуже маленька.

Бозон назвали по імені англійського фізика Пітера Хіггса, який передбачив його в 1964 році. Насправді, частка, за словами Дмитра Дьяконова, могла б носити імена радянських вчених.
- Те, що зараз називається "механізмом Хіггса", "ефектом Хіггса", придумали Віталій Гінзбург і Лев Ландау в 1950 році, - розповідає Дьяконов. - Це описано в тій статті про надпровідність, за яку Гінзбург в 2003 році отримав Нобелівську премію.

І в "полюванні" за бозоном діяльну участь брали російські вчені. Хоча в 90-і роки, коли найбільші економіки світу домовлялися про фінансування майбутнього коллайдера, це важко було уявити.

- Росія не могла дозволити собі фінансове партнерство в проекті, - згадує Дьяконов. - Тому величезна заслуга тодішнього міністра науки Бориса Салтикова в тому, що він уклав з Церном угоду на дуже вигідних для Росії умовах: наш фінансовий внесок був маленький, але тим не менш велика кількість наших експериментаторів могло взяти участь в цій роботі.

Великий адронний коллайдер - це найбільший в світі прискорювач. І взагалі - сама величезна в світі експериментальна установка, на якій, як каже "Вікіпедія", трудяться 10 тисяч вчених і інженерів з 100 країн світу.

По двох підземних тунелях протяжністю 27 кілометрів, замкнутим в кільце, в протилежних напрямках зі швидкістю, близькою до швидкості світла, летять протони.

- У чотирьох місцях пучки протонів перетинаються, протони стикаються і розсипаються на безліч частинок, - розповідає Дмитро Дьяконов. - Кожне місце зіткнень оточене величезним детектором. Кожен такий детектор - дуже складний пристрій завбільшки з багатоповерховий будинок, начинений найскладнішої електронікою.

Завдання цієї електроніки - "відловити" елементарну частинку з потрібними характеристиками, вимірюючи сумарну енергію. Але частинки ж не "встають в чергу" на "зважування", а летять в скажених кількостях, під різними кутами.

- Виникає фон, який не має відношення до даної частці, - продовжує Дьяконов. - І мистецтво експерименту полягає в тому, щоб відібрати саме той сигнал, який нас цікавить, на тлі того, що нас не цікавить. А цей фон набагато більше, ніж сигнал.

Ось такий "фільтровкі" і займалися чотири міжнародні колаборації в місцях чотирьох перетинів пучків: ATLAS, CMS, ALICE і LHCb - це основні детектори (є ще 3 допоміжних). І у всіх чотирьох експериментах брали участь російські вчені, в тому числі - з Петербурзького інституту ядерної фізики. Колеги бачать в цьому величезну заслугу директора відділення фізики високих енергій ПІЯФ - професора, доктора фізико-математичних наук, члена-кореспондента Російської академії наук Олексія Воробйова.

Однак на останній новини дослідження, пов'язані з бозоном Хіггса, не закінчуються. Навпаки: для фізиків все найцікавіше якраз починається.

- Має бути велика робота, щоб встановити, які у нього властивості, - розповідає Дмитро Дьяконов. - І одна така частинка. Багато людей очікують, що їх - цілий виводок, і вони ще не відкриті. Багато що залежить від майбутніх експериментів.

Так що новини з Великого адронного коллайдера ще будуть.

Ірина Тумакова, "Фонтанка.ру"