Последние новости науки
 
Открыт ли Хиггсовский бозон? 

5 сентября 2000 года в публичном докладе рабочей группы по поиску бозона Хиггса на ускорителе ЛЭП было объявлено, что Хиггсовский бозон, похоже, обнаружен. Открытие бозона Хиггса - событие, которого ждали уже десятки лет, ключевой этап в понимании структуры нашего мира и в построении дальнейших теорий, и, наконец, гарантированная Нобелевская премия! Однако, научное сообщество пока не испытывает восторга по этому поводу; комментарии специалистов очень сдержаны и даже пессимистичны. В чем же дело? 

Дело все в слове "...похоже обнаружен". Слишком уж незначительны пока указания на то, что эксперимент "видит" именно проявление Хиггсовского бозона, а не случайную флуктуацию фоновых процессов. Как сказал один из ученых, "это пока только намек на первый проблеск возможного существования бозона Хиггса". Что же тогда считать открытием элементарной частицы, а что "подозрением на ее возможное существование"? 

В современной физике элементарных частиц нестабильные частицы изучают, анализируя продукты их распада. Скажем, тяжелая нестабильная частица распадается на две легких и стабильных, которые пролетают сквозь детектор и оставляют там свой "след". Благодаря этому, можно узнать, что это за частица, какие у нее энергия, импульс, и т.д. А потом, зная эти данные о продуктах распада, можно с помощью простых законов кинематики восстановить массу распавшейся частицы. 

На рисунке показан один из графиков, на основании которых было сделано сообщение. Здесь как раз представлено распределение по инвариантной массе двух адронных струй, на которые предположительно распался Хиггсовский бозон. Нас интересует область m > 110 ГэВ, в которой наблюдается подозрительно большое количество событий, т.е. зарегистрированных струй. А именно, за счет одного только фонового механизма рождения струй (светлая гистограмма на рисунке) в области инвариантных масс 110-120 ГэВ должно быть в среднем не более 1-2 событий. Эксперимент же зарегистрировал 5 событий. Да, конечно, это очень хорошо согласуется с гипотезой о существовании бозона Хиггса с массой 114 ГэВ. Он был бы тогда ответственным за "лишние" 3-4 события (темная гистограмма). Однако, эти же 5 событий могли быть всего лишь обычной флуктуацией фона. Вероятность такой флуктуации невелика, всего около 1%, но такие "всплески" встречаются при статистической обработке данных довольно часто. Посмотрите хотя бы на точку с m = 70 ГэВ на том же графике: эксперимент дает 2 события, хотя должно быть гораздо менее одного. 

Такие вероятности чаще представляют в "сигмах", т.е. во сколько раз эффект превышает типичный стандартный разброс фоновых событий. На приведенном выше графике величина эффекта составляла 2,5 сигмы. 

Так вот, в научном сообществе принято объявлять частицу открытой, если эффект превышает фон на 5 сигм. Вероятность того, что фоновые события дадут такой случайный выброс - крайне мала, около 0.05%. Эффекты, меньшие 5 сигм, считаются только "подозрениями" на существование частицы. Так что эффект пока мал, чтобы говорить о надежном открытии частицы. 

Есть и второй фактор, заставляющий научное сообщество относиться с некоторой долей подозрения к сообщению. Ускорительный комплекс ЛЭП, сколь грандиозны ни были бы его заслуги и достижения, уже исчерпал свою программу. Менее, чем через неделю, 14 сентября, планируется остановить ЛЭП и приступить к его демонтажу. Теперь же, с призрачным открытием на руках, руководители ЛЭПа смогут продлить период его работы, по крайней мере, на несколько месяцев. Утверждается, что при этом статистика значительно возрастет, и эффект Хиггсовского бозона можно будет обнаружить на уровне 4-5 сигм, так нужных для "настоящего" открытия. И до настоящей Нобелевской премии. Именно поэтому многим кажется, что находясь перед угрозой закрытия, ЛЭП представляет на общее обозрение совсем еще сырые данные, надеясь продлить срок своей работы. 

Пессимисты заявляют, что это та же история, что произошла несколько лет назад с ускорительным комплексом ДЭЗИ. На конференции в 1997 году было сообщено, что в области, где ожидалось менее одного события, наблюдено сразу несколько. Отсюда молчаливо делался вывод, что ДЭЗИ, возможно, открыла новые экзотические частицы лептокварки, и еще более молчаливо подразумевалось, что финансирование ДЭЗИ ни в коей мере нельзя сокращать. Прошло несколько лет, статистика увеличилась в несколько раз, а "аномальных" событий так и не прибавилось. История с лептокварками "рассосалась" сама собой, но финансирование ДЭЗИ получила! 

Ситуация с Хиггсовским бозоном все же несколько иная. Лептокварки никто не ждал; они ниоткуда не следовали и из теории. Хиггсовский бозон, наоборот, вот-вот на грани открытия. Его предсказывает теория, его косвенно "чувствует" эксперимент. Поэтому вполне может оказаться, что нынешняя аномалия - это и есть наблюдение бозона Хиггса. Пока же надо набраться терпения и совсем чуть-чуть подождать. Скоро будут свежие новости. 

Источник: http://physicsweb.org/article/news/04/9/2

 
[ Предыдущее сообщение     Оглавление     Последующее сообщение
 

 
vlad@ssl.nsu.ru