Бозон Хиггса

Моделирование, показывающее появление бозона Хиггса

Бозон Хи́ггса, Хи́ггсовский бозо́н в теоретически предсказанная элементарная частица, элементарный бозон, квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. По построению, хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином. Постулирован Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, вышедших в 1964 году.^[1]^[2] В рамках Стандартной модели отвечает за массу элементарных частиц.

В теории, при минимальной реализации хиггсовского механизма должен возникать один нейтральный хиггсовский бозон (в научных работах такая частица называется SM Higgs); в расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникнуть несколько хиггсовских бозонов различной массы, в том числе и заряженные.

Впрочем, существуют модели, не требующие введения бозона Хиггса для объяснения масс наблюдаемых частиц Стандартной модели, так называемые бесхиггсовские модели. Отрицательный результат поисков бозона Хиггса послужил бы косвенным аргументом в пользу подобных моделей.

Содержание

1 Эксперименты по поиску и оценке массы хиггсовского бозона
2 Бозон Хиггса в массовом сознании
3 Примечания
4 Литература
5 Ссылки

[править] Эксперименты по поиску и оценке массы хиггсовского бозона

Поиски хиггсовского бозона в Европейском центре ядерных исследований на Большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) (эксперимент завершён в 2001 году, энергия 104 ГэВ на каждый пучок, то есть суммарная энергия пучков в системе центра масс 208 ГэВ) не увенчались успехом: были зафиксированы три события-кандидата на детекторе ALEPH при массе 114 ГэВ, два в на DELPHI и одно в на L3. Такое количество событий приблизительно соответствовало ожидавшемуся уровню фона. Предполагается, что вопрос о существовании бозона Хиггса прояснится окончательно после вступления в строй и нескольких лет работы Большого адронного коллайдера (LHC).

В 2004 году была проведена повторная обработка данных эксперимента D0 по определению массы t-кварка, проводившегося на синхротроне Тэватрон в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, в ходе этой обработки была получена уточнённая оценка массы, что привело к переоценке верхней границы массы бозона Хиггса до 251 ГэВ.^[3]

В 2010 году в ходе экспериментов на Тэватроне исследовательской группой DZero было обнаружено 1-процентное отклонение результатов от теоретически предсказанных стандартной моделью^[4]. Вскоре было объявлено о том, что причиной расхождения могло стать существование не одного, а пяти бозонов Хиггса в в рамках теории суперсимметрии могут существовать заряженные положительно и отрицательно, скалярные (легкий и тяжелый) и псевдоскалярный бозоны^[5]. Ожидается, что подтвердить или опровергнуть данную гипотезу помогут эксперименты на Большом адронном коллайдере.

В июле 2011 года коллаборации ATLAS и CMS выявили отклонение статистики в районе массы 130в150 ГэВ в результатах, представленных на конференции EPS-HEPв™2011 в Гренобле, что возможно указывает на существование бозона Хиггса.^[6] Однако данные с Большого адронного коллайдера продолжают поступать, и последующая обработка, возможно, нивелирует полученные отклонения. Между тем, на той же конференции был закрыт (с 3%-м отклонением) диапазон от 150 ГэВ до 400 ГэВ (за исключением небольших окон), где бозон Хиггса существовать не может.^[7]^[8]

В ноябре 2011 года коллаборации ATLAS и CMS сузили интервал масс возможного существования бозона до 114в141 ГэВ^[9]. Интервал от 141 до 443 ГэВ был исключён с вероятностью 99 % за исключением трёх узких окон между 220 и 320 ГэВ^[10].

13 декабря 2011 года коллаборации ATLAS и CMS представили предварительные результаты обработки данных 2011 года, основной вывод состоит в том, что бозон Хиггса Стандартной модели, если он существует, скорее всего, имеет массу в интервале 116в130 ГэВ по данным эксперимента ATLAS, и 115в127 ГэВ в по данным CMS. Оба эксперимента наблюдают превышение сигнала над фоном в этих интервалах в различных предполагаемых каналах распада бозона Хиггса. Интересно то, что несколько независимых измерений указывают на область от 124 до 126 ГэВ.^[11] Пока слишком рано говорить о том, что ATLAS и CMS открыли бозон Хиггса, но эти обновленные результаты вызывают большой паллетный интерес в сообществе физики элементарных частиц. Тем не менее, для окончательных утверждений о существовании или несуществовании бозона Хиггса требуется больший объём данных, который ожидается в 2012 году.^[12]^[13]

[править] Бозон Хиггса в массовом сознании

Бозон Хиггса в последняя до сих пор не найденная частица Стандартной модели. Частица Хиггса так важна, что в заголовке книги нобелевского лауреата Леона Ледермана (The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? (англ.)) она названа «god particle» (частица бога или частица-бог)^[14], а сам Ледерман изначально предлагал вариант «прокля́тая частица» (англ. goddamn particle), отвергнутый редактором. Это ироничное название широко употребляется средствами массовой информации^[15]. Учёные же недолюбливают его, некоторые из них считают более удачным название «бозон-бутылка шампанского» (англ. The champagne bottle boson)^[16].

Невозможность открыть этот бозон может скомпрометировать текущую реализацию Стандартной модели, однако в физике элементарных частиц уже разработаны её расширения (бесхиггсовские модели).

[править] Примечания

в‘ P. W. Higgs. Broken symmetries, massless particlees and gauge fields (англ.) // Phys. Lett.. в 1964. в Vol. 12. в P. 132в133. в DOI:10.1016/0031-9163(64)91136-9
в‘ P. W. Higgs. Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons (англ.) // Phys. Rev. Lett.. в 1964. в Vol. 13. в P. 508в509. в DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508
в‘ D0 Collaboration (V. M. Abazov et al.). A precision measurement of the mass of the top quark // Nature. в 2004. в Т. 429. в P. 638. в arΧiv:hep-ex/0406031
в‘ Бесценное расхождение: Замечательный процент // Журнал «Популярная механика»
в‘ Пять бозонов Хиггса: Кто больше? // Журнал «Популярная механика»
в‘ Избыточные события намекнули на бозон Хиггса
в‘ Combined SM Higgs search, ATLAS Detector, LHC
в‘ Combined Results on SM Higgs Search With The CMS Detector
в‘ Geoff Brumfiel. Higgs hunt enters endgame (англ.), Nature News (18 November 2011). Проверено 3 декабря 2011.
в‘ The ATLAS collaboration. Combined Standard Model Higgs boson searches with up to 2.3 fb-1 of pp collisions at sqrt{s}=7 TeV at the LHC
в‘ Теоретики обсуждают последние данные LHC по хиггсовскому бозону «Элементы», 27.12.11
в‘ CERN Press Release
в‘ Поиски бозона Хиггса стандартной модели в эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере в 2010в2011 годах пресс-релиз, CMS CERN, 13.12.2011
в‘ Митио Каку. Физика невозможного. в Альпина нон-фикшн, 2010. в С. 381. в 456 с. в ISBN 978-5-91671-057-1
в‘ «Частица Бога» не откроет тайну американцам
в‘ Higgs particle // LHC

[править] Литература

Богуш А. А. Введение в калибровочную полевую теорию электрослабых взаимодействий. в 2-e изд. в УРСС, 2003. в ISBN 5-354-00436-5
А. И. Вайнштейн, В. И. Захаров, М. А. Шифман. Хиггсовские частицы // УФН. в 1980. в Т. 131. в в„– 8.

[править] Ссылки

Поиск хиггсовского бозона на LHC
Gordon Fraser. Season of Higgs and melodrama CERN Courier Vol.41, в„– 2, pp.24-26 (March 2001), перевод Н. Никитина
Higgs physics at the LHC (англ.)
ЦЕРН о Бозоне Хиггса (англ.)
Бозон Хиггса // Л. Н. Смирнова. ДЕТЕКТОР ATLAS БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА. Кафедра общей ядерной физики физического факультета МГУ

[0] в‘ P. W. Higgs. Broken symmetries, massless particlees and gauge fields (англ.) // Phys. Lett.. в 1964. в Vol. 12. в P. 132в133. в DOI:10.1016/0031-9163(64)91136-9

[1] в‘ P. W. Higgs. Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons (англ.) // Phys. Rev. Lett.. в 1964. в Vol. 13. в P. 508в509. в DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508

[2] в‘ D0 Collaboration (V. M. Abazov et al.). A precision measurement of the mass of the top quark // Nature. в 2004. в Т. 429. в P. 638. в arΧiv:hep-ex/0406031

[3] в‘ Бесценное расхождение: Замечательный процент // Журнал «Популярная механика»

[4] в‘ Пять бозонов Хиггса: Кто больше? // Журнал «Популярная механика»

[5] в‘ Избыточные события намекнули на бозон Хиггса

[6] в‘ Combined SM Higgs search, ATLAS Detector, LHC

[7] в‘ Combined Results on SM Higgs Search With The CMS Detector

[8] в‘ Geoff Brumfiel. Higgs hunt enters endgame (англ.), Nature News (18 November 2011). Проверено 3 декабря 2011.

[9] в‘ The ATLAS collaboration. Combined Standard Model Higgs boson searches with up to 2.3 fb-1 of pp collisions at sqrt{s}=7 TeV at the LHC

[10] в‘ Теоретики обсуждают последние данные LHC по хиггсовскому бозону «Элементы», 27.12.11

[11] в‘ CERN Press Release

[12] в‘ Поиски бозона Хиггса стандартной модели в эксперименте CMS на Большом адронном коллайдере в 2010в2011 годах пресс-релиз, CMS CERN, 13.12.2011

[13] в‘ Митио Каку. Физика невозможного. в Альпина нон-фикшн, 2010. в С. 381. в 456 с. в ISBN 978-5-91671-057-1

[14] в‘ «Частица Бога» не откроет тайну американцам

[15] в‘ Higgs particle // LHC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

Бозон Хиггса

Содержание

[править] Эксперименты по поиску и оценке массы хиггсовского бозона

[править] Бозон Хиггса в массовом сознании

[править] Примечания

[править] Литература

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках