Физики открыли «частицу Бога»

4 июля этого года войдет в историю как день одного из самых долгожданных научных событий – открытия бозона Хиггса. Физики, работающие в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, сообщили о новых результатах, полученных на Большом адронном коллайдере: обнаружена теоретически предсказанная элементарная частица. Бозон Хиггса был последним недостающим элементом современной теории элементарных частиц. Об эпохальном открытии журналистам Академгородка по скайпу рассказал Юрий Тихонов – доктор физико-математических наук, замдиректора ИЯФ СО РАН, работающий в ЦЕРНе.

Юрий Тихонов – еще и руководитель группы ИЯФ в ATLAS – одном из детекторов, на котором открыт хиггсовский бозон. Он рассказал, что с самого создания Большого адронного коллайдера вклад России в исследования являлся значимым:

– Фактически с начала 90-х российские физики очень плотно были задействованы в этом проекте. Финансовый вклад России составляет около 7% – это большая сумма. За семь лет наш институт разработал, изготовил и поставил в ЦЕРН оборудование на сумму около 200 миллионов долларов. Что касается идей, которые были высказаны отечественными учеными и которые приняты при создании проекта, здесь наш вклад еще более весом. В ЦЕРНе хорошо понимают, что проект не мог быть реализован без России. В проведении экспериментов и анализе данных принимают активное участие физики из ИЯФа, Дубны, Санкт-Петербурга, из Института теоретической и экспериментальной физики, Института ядерных исследований.

Значение открытия сложно переоценить, хотя оно и относится к области фундаментальных знаний.

– Человек очень любопытен, его всегда занимал вопрос: из чего все состоит? – рассказывает Юрий Тихонов. – Когда стало известно о существовании атомов, встал другой вопрос: из чего они состоят . Выяснилось, что из ядер и электронов. А из чего состоят ядра? Людям хотелось знать, где же тот первый «кирпичик» и как он выглядит. Благодаря исследованиям элементарных частиц появились ядерная энергетика и ядерное оружие. Когда задают вопрос о практической пользе наших открытий, можно привести массу примеров из прошлого: ни одно фундаментальное открытие не осталось в долгу, много дало нашему пониманию мира и, как следствие, практические применения. БАК строился для того, чтобы ответить на многие вопросы о мироздании. Давно существует теория, что Вселенная произошла из одной бесконечно малой точки вследствие Большого взрыва. Сначала все состояло из элементарных частиц, потом начали образовываться ядра, атомы, появились планеты и звезды. Эксперименты на Большом адронном коллайдере в значительной мере позволяют воссоздать те условия, которые существовали 10 миллиардов лет назад, а значит, подтвердить наши предположения о происхождении Вселенной. Физика макромира и теория происхождения Вселенной тесно связаны. Фундаментальная теория, так называемая стандартная модель, объясняет все явления, которые происходят в микромире. Один из ее краеугольных камней – хиггсовский бозон. Все остальные элементарные частицы уже были известны, в частности, w– и z-бозоны были открыты в 80-е здесь же, в ЦЕРНе. Фундаментальная теория не существует без хиггсовского бозона: он позволяет связать все частицы вместе и объясняет, почему у них появились массы. Теоретически этот механизм был объяснен еще 50 лет назад несколькими людьми, один из которых – Питер Хиггс. Это человек-легенда: ему уже за 80, но он продолжает работать и присутствовал на семинаре, на котором было провозглашено об открытии бозона, названного в его честь.

Как рассказал Юрий Тихонов, эксперименты Большого адронного коллайдера проходят на двух детекторах: CMS и ATLAS. С одной стороны, они в чем-то конкуренты, с другой – открытие, сделанное на одном детекторе и подтвержденное на другом, особенно ценно.

– Эксперименты, проведенные в 2011 году, дали основание полагать, что эта уникальная частица, бозон Хиггса, действительно существует и имеет массу около 125 гигаэлектронвольт. Данные 2012 года также дали подтверждение этому факту. А 4 июля в ЦЕРНе состоялся большой семинар, на который пригласили прессу. Было сделано два доклада – с экспериментов CMS и ATLAS. Вероятность того, что открыт именно бозон Хиггса, очень велика. Шанс, что речь идет о фоновом событии, ничтожен – всего одна миллионная.

Юрий Тихонов подчеркнул, что хиггсовский бозон хотя и  исторически значимое открытие, все-таки не может считаться единственной задачей Большого адронного коллайдера. Проводимые эксперименты позволяют тщательно изучать свойства тех частиц, которые уже известны.

– Возможно существование и других, еще не известных нам частиц, ведь со стандартной моделью жизнь не заканчивается. Она объясняет широкий круг явлений, но задает много новых вопросов, часть из которых, надеюсь, будет решена на Большом адронном коллайдере. Сотни людей занимаются анализом данных. В 2012 году физики, работающие на детекторе ATLAS,  опубликовали около 70 работ. По яркости они не могут спорить с бозоном Хиггса, но добавляют в общую копилку знания о том, что происходило миллиарды лет назад.

Татьяна ЯКОВЛЕВА

Фото предоставлено пресс-службой президиума СО РАН