?

Log in

No account? Create an account

July 4th, 2012

Отвечая на вопрос "а как, по сути, ищутся в экспериментах эти пресловутые Хиггсы?" решил оставить этот ответ (над которым я немного попотел) в виде записи и заодно прокомментировать, а что же в сущности "обнаружили" на Теватроне в лаборатории Ферми.


Итак:

1) В столкновениях двух энергичных протонов на Коллайдере рождается множество разных частиц. Зачем они нужны природе - никто не знает, но их свойства уже достаточно хорошо изучены. Среди всей этой разлетающейся в разные стороны каши очень редко, но всё же рождаются и новые неизвестные частицы. Одна из них - (предположительно) бозон Хиггса. Вот, как это может выглядеть в эксперименте CMS:


CMS


2) Все рожденные тяжелые частицы очень быстро распадаются на более легкие стабильные, которые регистрирует детектор, окружающий область взаимодействия начальных протонов. Измеряя с помощью этого детектора энергию и импульс долгоживущих легких частиц из распадов их более тяжелых родителей можно подсчитать массу частицы-родителя, которая на них распалась.


3) Бозон Хиггса в общепринятой модели с разной вероятностью распадается на пары различных более легких частиц. Чаще всего - на пару В-мезонов (частиц, содержащих b-кварки). Сравнительно часто - на пару W-бозонов (тяжелых частиц, переносящих слабое взаимодействие, и распадающихся дальше, например, на мюон и нейтрино). Совсем редко бозоны Хиггса распадаются просто на 2 фотона (этот канал распада легче всего регистрировать в детекторе).


4) Поэтому, в эксперименте, среди моря рожденных частиц, ищутся пары, В-мезонов, W-бозонов, гамма квантов, и т.д. Каждая такая пара может представлять собой дочерние частицы от распада бозона Хиггса, а может быть и просто случайной комбинацией (случайных комбинаций пар гораздо больше). Каждой паре соответствует масса, равная массе гипотетической частицы, как если бы эта пара была продуктом ее распада.


5) В конце концов получается целый гладкий непрерывный спектр масс, состоящий в основном из банального комбинаторного фона, на котором в виде пиков при определенных значениях масс будут видны уже известные частицы и небольшого пупырчика при каком-то новом значении массы - продирающегося сквозь шум сигнала от бозона Хиггса (или от другой новой частицы), за которым идет охота.


6) Если бы Хиггсы рождались гораздо чаще, то его пик в спектре масс был бы виден сразу "невооруженным глазом" и не было бы вопросов. Но пока это не так. Поэтому применяют всякие статистические методы вытягивания сигнала Хиггса из подавляющего фона комбинаторных событий. Об этом и был мой предыдущий пост.


В лаборатории Ферми, в которой результаты по поиску бозонов Хиггса были обнародованы пару дней назад, утверждают, что видят Новую частицу в диапазоне масс от 115 до 135 ГэВ (масса протона = приблизительно 1 ГэВ), распадающуюся на два В-мезона и в доказательство этому приводится соответствующий "Бразильский" график:


Tbb


...при этом статистически значимого сигнала в каналах распада Новой частицы на два W-бозона или на два гамма кванта на Теватроне не было обнаружено. Но это не единственная проблема с новой гипотетической частицей в районе масс 130 ГэВ. Как видно из графика, эта частица проявилась в области, в которой пунктирная линия существенно превышает уровень 1 (см пред пост), т.е. в области где чувствительности эксперимента явно не хватило бы "вытянуть" их фона сигнал от ожидаемого в рамках общепринятой Стандартной Модели бозона Хиггса. В чем же дело?.. Если в этом диапазоне масс действительно проявляет себя сигнал от Новой частицы, то такая частица в эксперименте рождается чаще, чем предсказывает Стандартная Модель для вероятности рождения бозона Хиггса. В среднем вероятность рождения Новой частицы в эксперименте в два раза выше, чем ожидаемая в теории Хиггса. При этом надо учитывать, что неопределенность современных теоретических предсказаний для вероятности Рождения Хиггсовского бозона не превышает 10%. Хотя, конечно, ошибки измерений на Теватроне велики, а статистическая значимость самого сигнала от Новой частицы еще недостаточна, чтобы делать сильные утверждения. Так что поживем, увидим.

I think we have it!

Сегодня, 04.07.2012 в лаборатории ЦЕРН на семинаре, посвященном поискам бозона Хиггса на Большом Адронном Коллайдере, сделано эпохальное заявление об обнаружении новой частицы с массой около 125 масс протона и характеристиками, не противоречащими ожидаемым в рамках Стандартной Модели характерным свойствам Хиггсовского бозона.

"I think we have it! Do you agree?" - заключил директор лаборатории ЦЕРН Рольф Хойер.

Profile

Golden Gate
afrikanbo
Андрей Ростовцев

Latest Month

July 2014
S M T W T F S
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Michael Rose