Astronet > Vremya iskat' Higgs

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

N.Nikitin "Vremya iskat' Higgs"

Nizhe privoditsya literaturnyi perevod stat'i Gordona Freizera (Gordon Fraser) "Season of Higgs and melodrama", napechatannoi v mezhdunarodnom zhurnale po fizike vysokih energii "CERN Courier" Vol.41, N2, pp.24-26 (March 2001). V stat'e ochen' kratko i chetko izlagaetsya pochti detektivnaya istoriya neotkrytiya bozona Higgsa na Bol'shom elektron-pozitronnom kollaidere (LEP - Large Electron Positron Collider), kotoryi v techenie 11 let (s 13-ogo noyabrya 1989 g. po 2-e noyabrya 2000 g.) funkcioniroval v Evropeiskoi laboratorii fiziki elementarnyh chastic - CERNe - krupneishem v Evrope i odnom iz samyh krupnyh v mire mezhdunarodnom centre po izucheniyu fiziki mikromira. Poskol'ku stat'ya raschitana na specialistov po eksperimental'noi fizike vysokih energii, to dlya ee ponimaniya bolee shirokimi krugami fizikov, vklyuchaya studentov, neobhodimo predostavit' nekotorye dopolnitel'nye svedeniya, kotorye soderzhatsya v "Predislovii perevodchika".

Sokrashenie CERN poizoshlo ot pervogo nazvaniya dannogo nauchnogo centra, kotoroe po-francuzski zvuchit kak Conseil Europ ${\rm\acute e}$ en pour la Recherche Nucl ${\rm\acute e}$ aire - Evropeiskaya organizaciya yadernyh issledovanii. Vposledstvii francuzskoe slovo Conseil bylo zameneno na bolee "kosmopolitichnoe" Organisation. Nachinaya s serediny 70-h godov XX-ogo veka CERN sosredotochil osnovnye usiliya na issledovaniyah v oblasti eksperimental'noi i teoreticheskoi fiziki elementarnyh chastic. V sledstvii etogo, poteryavshee aktual'nost' pervonachal'noe nazvanie izmeneno na novoe, adekvatno otrazhayushee sovremennyi nauchnyi status CERNa: Laboratoire Europ ${\rm\acute e}$ enne pour la Physique des Particules - Evropeiskaya laboratoriya fiziki elementarnyh chastic, odnako staroe i izvestnoe vo vsem mire sokrashenie CERN ostalos' v kachestve vtorogo oficial'nogo nazvaniya laboratorii. Nyneshnim general'nym direktorom CERNa yavlyaetsya izvestnyi ital'yanskii fizik-teoretik Luchano Maiani (Luciano Maiani) - odin iz avtorov znamenitogo GIM-mehanizma sokrasheniya rashodimostei v diagrammah tipa "kvadratik", kotoryi privel k predskazaniyu sushestvovaniya chetvertogo, tak nazyvaemogo ocharovannogo, kvarka (c-kvarka).

V nastoyashee vremya oficial'nymi chlenami CERNa yavlyayutsya Avstriya, Bel'giya, Bolgariya, Velikobritaniya, Vengriya, Daniya, Germaniya, Greciya, Ispaniya, Italiya, Niderlandy, Norvegiya, Pol'sha, Portugaliya, Slovakiya, Finlyandiya, Franciya, Chehiya, Shveicariya i Shveciya. Status nablyudatelei imeyut Izrail', Rossiya, SShA, Turciya, Yaponiya, Evropeiskaya komissiya i YuNESKO. Po neoficial'noi statistike bol'she vsego v CERNe rabotaet ital'yancev, na vtorom meste idut nemcy, a na tret'em rossiyane. Poslednie neskol'ko let ogromnuyu zainteresovannost' v sovmestnoi rabote s CERNom proyavlyayut Indiya, Kitai i Pakistan.

Proekt elektron-pozitronnogo kollaidera LEP - odin iz samyh udachnyh s tehnicheskoi tochki zreniya proektov CERNa za vsyu istoriyu sushestvovaniya Laboratorii. LEP razmeshen v kol'cevom tonnele dlinnoi 26 kilometrov 659 metrov, prohodyashem na glubine ot 50-ti do 175-i metrov (v zavisimosti ot rel'efa mestnosti) po territorii dvuh sopredel'nyh gosudarstv: Shveicarii i Francii. Eto samyi bol'shoi kol'cevoi elektron-pozitronnyi kollaider v mire. I vryad li kogda-nibud' budet sozdan kollaider bol'shego diametra. LEP planirovalsya kak fabrika odinochnyh Z⁰-bozonov i mashina dlya rozhdeniya par W⁺W^--bozonov. Predpolagalos', chto v pervye gody ekspluatacii LEPa summarnaya energiya stalkivayushihsya e⁺e^--puchkov v sisteme centra mass dolzhna byt' podobrana takim obrazom, chtoby okazat'sya primerno ravnoi masse Z⁰-bozona. Togda, vsledstvie rezonansnogo effekta, veroyatnost' rozhdeniya dannoi chasticy vozrostaet v tysyachi raz po sravneniyu s veroyatnost'yu rozhdeniya etoi zhe chasticy pri energiyah, skazhem, v dva ili dazhe desyat' raz bol'shih, chem massa Z⁰. Pary W⁺W^--bozonov mogut rozhdat'sya pri energii primerno v dva raza bol'shei, chem energiya, neobhodimaya dlya rezonansnogo rozhdeniya Z⁰-bozona. Eto svyazano s tem, chto massy neitral'nogo i zaryazhennyh perenoschikov elektroslabogo vzaimodeistviya primerno ravny. Pary W-bozonov rozhdayutsya nerezonansno. S 1989-go po 1995-i god LEP rabotal v rezhime fabriki Z⁰-bozonov, a s 1995-go do momenta zakrytiya kak mashina dlya rozhdeniya par W-bozonov, prichem energiya stalkivayushihsya e⁺e^--puchkov postoyanno uvelichivalas'. Rekord byl ustanovlen v konce 2000-go goda vo vremya "pogoni" za bozonom Higgsa, o chem podrobno budet rasskazano v stat'e G.Freizera, i sostavil 209 GeV v sisteme centra mass stalkivayushihsya chastic, to est' po 104.5 GeV-a na kazhdyi iz puchkov.

Stolknovenie elektronnogo i pozitronnogo puchkov na LEPe proishodit v chetyreh special'nyh tochkah. Vokrug kazhdoi iz takih tochek postroeny giganskie detektory dlya registracii produktov stolknoveniya. Analizom dannyh s detektorov uskoritelya LEP zanimayutsya chetyre nezavisimyh kollaboracii, v kotorye vhodyat uchenye iz mnogih stran: ALEPH (Apparatus for LEP Physics), L3 (chitaetsya kak "el' tri"), DELPHI (Detector with Lepton, Photon and Hadron Identification) i OPAL (an Omni Purpose Apparatus for LEP). Vse detektory LEPa yavlyayutsya tak nazyvaemymi sostavnymi 4 $\pi$ -detektorami, to est' oni ohvatyvayut vsyu oblast' vokrug tochki peresecheniya puchkov i sami sostoyat iz specializirovannyh podsistem dlya opredeleniya harakteristik i identifikacii produktov e⁺e^--stolknovenii. Po sovokupnoi informacii ot vseh podsistem pri pomoshi slozhnyh komp'yuternyh program vosstanovleniya, posleduyushego otbora i analiza sobytii formiruetsya polnaya kartina rezul'tatov vzaimodeistviya elektronov i pozitronov pri vysokih energiyah.

Na LEPe s nedostupnoi rannee tochnost'yu izmereny znacheniya mass i vremen zhizni perenoschikov slabogo vzaimodeistviya W i Z⁰-bozonov. Eto vazhno dlya precizionnoi proverki predskazanii Standartnoi Modeli (SM) - tak nazyvaetsya teoriya vzaimodeistviya elementarnyh chastic, vklyuchayushaya v sebya teoriyu elektroslabyh vzaimodeistvii Gleshou-Vainberga-Salama i kalibrovochnuyu teoriyu sil'nyh vzaimodeistvii Kvantovuyu hromodinamiku (KHD) - i ustanovleniya verhnego ogranicheniya na massu bozona Higgsa. Izmerena shirina raspada Z⁰-bozona na neitrino i antineitrino. Ee znanie daet eksperimental'noe ogranichenie na kolichestvo razlichnyh tipov legkih neitrino (to est' neitrino, massa kotoryh ne prevoshodit polovinu massy Z⁰-bozona), chto, v svoyu ochered', napryamuyu svyazano s kolichestvom pokolenii fundametal'nyh kvarkov i leptonov. Naideno, chto chislo takih pokolenii ravno $N=2.9841\pm 0.0083$ . Eto oznachaet, chto sovremennoi nauke izvestny vse pokoleniya fundamental'nyh chastic, kotorye vozmozhno poluchit' na rabotayushih v nastoyashee vremya uskoritelyah. Esli sushestvuet gipoteticheskoe chetvertoe pokolenie kvarkov i leptonov, to massy chastic etogo pokoleniya dolzhny vo mnogo raz prevoshodit' massu Z⁰-bozona. Eksperimental'no izmereny sechenie annigilyacii e⁺, e^--pary v adrony, izmenenie s energiei konstanty sil'nogo vzaimodeistviya $\alpha_s$ , polucheny novye rezul'taty otnositel'no svoistv adronov, soderzhashih b-kvark. Eti rezul'taty LEPa dali novyi impul's dlya razvitiya teorii sil'nyh vzaimodeistvii. Krome togo, naideno ogromnoe chislo novyh eksperimental'nyh ogranichenii na parametry teorii, soderzhashih vozmozhnye rasshireniya SM. I eto daleko ne polnyi perechen' eksperimental'nyh dostizhenii LEPa.

Odnako LEP ne vypolnil zadachu-maksimum, kotoruyu stavyat pered kazhdym novym uskoritelem ego sozdateli. Za vse 11 let raboty na LEPe ne bylo otkryto ni odnoi novoi elementarnoi chasticy, ne bylo naideno ni odnogo sushestvennogo otkloneniya ot teoreticheskih predskazanii SM. To est' LEP s vysokoi stepen'yu tochnosti tol'ko podtverdil gospodstvuyushie teoreticheskie predstavleniya v fizike elementarnyh chastic, chem prodolzhil uzhe bolee chem 25-ti letnyuyu tradiciyu predshestvuyushih uskoritel'nyh i neuskoritel'nyh eksperimentov pri vysokih energiyah.

Standartnaya Model' vzaimodeistviya elementarnyh chastic yavlyaetsya odnovremenno i velichaishim dostizheniem fiziki vtoroi poloviny XX veka i ee velichaishim proklyatiem. S 1973 goda - so vremeni eksperimental'nogo otkrytiya neitral'nyh slabyh tokov na puzyr'kovoi kamere Gargamel' v CERNe - vse eksperimenty v oblasti fiziki elementarnyh chastic libo podtverzhdali teoreticheskie predskazaniya SM libo novye eksperimental'nye znaniya trebovali kosmeticheskih izmenenii v lagranzhiane SM. V 1974-om godu S.Ting (v nastoyashee vremya nobelevskii laureat po fizike 1976-go goda Semyuel Ting yavlyaetsya odnim iz rukovoditelei kollaboracii L3) v Brukheivene, SShA i B.Rihter v Stenforde, SShA otkryli $J/\psi$ chasticu so skrytym ocharovaniem - nevozbuzhdennoe sostoyanie $c\bar{c}$ -sistemy. Takim obrazom byl naiden ocharovannyi kvark, neobhodimyi dlya korrektnogo teoretiko-polevogo opisaniya elektroslabyh vzaimodeistvii. Massa c-kvarka horosho soglasovalas' s teoreticheskimi ozhidaniyami. Otkrytie pervonachal'no ne predusmotrennyh teoriei $\tau$ -leptona (1975 g.) i b-kvarka (1977 g.), kak ni stranno, tol'ko ukrepilo pozicii SM, poskol'ku sushestvovanie tret'ego pokoleniya fundamental'nyh chastic pozvolilo estestvennym obrazom vvesti v SM mehanizm narusheniya kombinirovannoi zaryadovoi i prostranstvennoi simmetrii (CP-simmetrii) v raspadah $K$ -mezonov za schet vozniknoveniya kompleksnoi fazy v unitarnoi 3h3 matrice smeshivaniya kvarkovyh tokov (tak nazyvaemoi matrice Kabbibo-Kobayashi-Maskava) i predskazat' novye SR-nesohranyayushie raspady, naprimer, v sistemah neitral'nyh B-mezonov. Pomimo etogo, SM predskazala sushestvovanie eshe odnogo sverhtyazhelogo kvarka (t-kvarka) c elektricheskim zaryadom +2/3 zaryada protona i novogo neitrino, otvechayushego $\tau$ -leptonu. t-kvark otkryt v 1995 godu vo FNALe (Nacional'naya uskoritel'naya laboratoriya im. E.Fermi, SShA) na uskoritele Tevatron, a eksperimenty, dokazyvayushie, chto $\tau$ -neitrino otlichaetsya ot elektronnogo i myuonnogo, vypolneny v 2000-om godu. Na rubezhe XX-go i XXI-go vekov v polnom soglasii s predskazaniyami SM obnaruzheny SR-narushayushie raspady neitral'nyh B-mezonov (eksperimenty BaBar, SShA i Belle, Yaponiya). K etomu vpechatlyayushemu perechnyu eksperimental'nyh podtverzhdenii SM sleduet dobavit' otkrytie v 1983 godu na proton-antiprotonnom kollaidere $Sp\bar{p}S$ (CERN) zaryazhennyh i neitral'nyh perenoschikov slabogo vzaimodeistviya W i Z⁰-bozonov, vse svoistva kotoryh nahodyatsya v polnom sootvetstvii s teoreticheskimi predskazaniyami SM. Dazhe soobshenie letom 2001 goda Neitrinnoi observatoriei Sadberi ob otkrytii neitrinnyh oscillyacii ne dolzhno sushestvenno podorvat' bezgranichnoe gospodstvo SM. Putem davno izvestnyh minimal'nyh izmenenii lagranzhian SM mozhno modificirovat' takim obrazom, chto v nego budut vhodit' massivnye neitrino.

Takim obrazom, uzhe bolee chetverti veka eksperimental'naya fizika elementarnyh chastic ne mozhet vyrvat'sya za predely SM. Za eto vremya teoretiki osoznali, chto SM ne yavlyaetsya fundamental'noi model'yu elementarnyh chastic. V luchshem sluchae ona sposobna igrat' rol' nizkoenergeticheskoi asimptotiki bolee fundametal'nyh modelei, v kachestve kotoryh mogut vystupat', naprimer, teorii supersimmetrii (SUSY), Velikogo ob'edineniya (GUT) ili teoriya superstrun i bran. Pod vyrazheniem "nizkoenergeticheskaya assimptotika" sleduet ponimat' sleduyushee: teoretiki polagayut, chto pri energiyah poryadka 10¹⁶ GeV i vyshe vse izvestnye vzaimodeistviya slivayutsya v odno universal'noe vzaimodeistvie. V nastoyashee zhe vremya na uskoritelyah dostupna dlya eksperimental'noi proverki tol'ko oblast' energii do 10³ GeV. Na budushih uskoritelyah, naprimer takih, kak stroyashiisya v nastoyashee vremya v CERNe Bol'shoi adronnyi kollaider (LHC - Large Hadron Collider), budut dostupny energii chut' vyshe, chem 10⁴ GeV. Eti velichiny, hotya oni prakticheski predel'ny dlya sovremennoi uskoritel'noi tehniki i vryad li budut sushestvenno prevysheny v pervoi polovine XXI-go veka, predstavlyayut, kak vidno, nizkoenergeticheskii predel dlya vzaimodeistvii, protekayushih na masshtabah energii vyshe 10¹⁶ GeV.

Tak vyglyadit CERN c vysoty ptich'ego poleta. Na perednem plane horosho viden 40-oi korpus. Eto "shtab-kvartira" fizikov, svyazannyh s Bol'shim adronnym kollaiderom LHC, pusk kotorogo planiruetsya osushestvit' vo vtoroi polovine 2006-go goda.

Chem zhe SM ne udovletvoryaet fizikov? Vo-pervyh, SM soderzhit okolo dvadcati svobodnyh parametrov (massy fundamental'nyh chastic, konstanty vzaimodeistvii, vakuumnye srednie, elementy parametrizacii matricy Kabbibo-Kobayashi-Maskava i, vozmozhno, nediagonal'nye elementy massovoi matricy dlya neitrino). Vo-vtoryh, v SM provedeno posledovatel'noe ob'edinenie tol'ko elektromagnitnogo i slabogo vzaimodeistvii, kotorye mozhno rassmatrivat' kak razlichnye grani universal'nogo elektroslabogo vzaimodeistviya. Universal'nost' oboih vzaimodeistvii proyavlyaetsya nachinaya s energii poryadka mass W i Z⁰-bozonov. Sil'noe vzaimodeistvie rassmatrivaetsya kak nezavisimoe, a gravitaciya voobshe ne vhodit v teoreticheskuyu shemu SM. V-tret'ih, SM ne daet otveta na vopros o proishozhdenii ierarhii mass nablyudaemyh elementarnyh chastic, kolichestve pokolenii fundamental'nyh fermionov, razmernosti nashego prostranstva-vremeni i mehanizme barionnoi asimmetrii Vselennoi.

Rassmotrim podrobnee mehanizm generacii mass elementarnyh chastic v SM. Pomimo polei, otvechayushih trem fundamental'nym vzaimodeistviyam (elektromagnitnomu, sil'nomu i slabomu), v SM predpolagaetsya sushestvovanie eshe odnogo polya, kotoroe prakticheski ne otdelimo ot pustogo prostranstva i ne sovpadaet s gravitacionnym polem. Ego prinyato nazyvat' polem Higgsa. Schitaetsya, chto vse prostranstvo zapolneno etim polem i chto vse fundamental'nye chasticy (leptony, kvarki i kalibrovochnye bozony) priobretayut massu v rezul'tate vzaimodeistviya s polem Higgsa. Te chasticy, kotorye sil'no vzaimodeistvuyut s polem Higgsa yavlyayutsya tyazhelymi, a slabovzaimodeistvuyushie - legkimi. Priblizhenno mozhno skazat', chto etot effekt napominaet dvizhenie tela v vyazkoi zhidkosti, kogda ono za schet vzaimodeistviya s zhidkost'yu priobretaet effektivnuyu massu, bol'shuyu real'noi massy tela. Drugoi primer analogii - elektron v kristalle. Iz-za elektromagnitnogo vzaimodeistviya s atomami kristallicheskoi reshetki elektron priobretaet effektivnuyu massu, otlichnuyu ot massy svobodnogo elektrona. Pust' chitatelya ne obmanyvaet prostota analogii. Na samom dele vse obstoit gorazdo slozhnee i neponyatnee. Naprimer, SM ne mozhet ob'yasnit', pochemu odni chasticy sil'no vzaimodeistvuyut s polem Higgsa, a drugie slabo.

V silu korpuskulyarno-volnovogo dualizma polyu Higgsa dolzhna sootvetstvovat' po krainei mere odna chastica - kvant etogo polya, nazyvaemaya bozonom Higgsa ili, dlya kratkosti, prosto Higgsom. Bozon - potomu, chto spin kvanta polya Higgsa dolzhen byt' raven nulyu, to est' chasticy Higgsa podchinyayutsya statistike Boze-Einshteina. Higgs - imya sobstvennoe. Ono prinadlezhit angliiskomu fiziku-teoretiku Piteru V. Higgsu (Peter W. Higgs), kotoryi v 1964-om godu predlozhil mehanizm generacii mass kalibrovochnyh bozonov pri pomoshi procedury spontannogo narusheniya lokal'noi simmetrii ishodnogo lagranzhiana vzaimodeistviya (P.W.Higgs, Broken Symmetries, Massless Particless and Gauge Fields, Physics Letters 12 N 2 (1964) 132-133; Peter W.Higgs, Broken Symmetries and Masses of Gauge Bosons, Physical Review Letters 13 N 16 (1964) 508-509; Peter W.Higgs, Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons, Physical Review 145 N 4 (1966) 1156-1163). Kak nepremennyi produkt takoi generacii voznikaet chastica Higgsa. Na etot schet dokazana strogaya matematicheskaya teorema. Vopros o tom, pochemu mehanizm Higgsa stal osnovnym dlya generacii mass fundamental'nyh chastic v SM, sushestvenno vyhodit za ramki dannogo predisloviya. Chitatelyu lish' vazhno znat', chto bez etogo mehanizma vsya konstrukciya SM principial'no ne mozhet imet' mesta. Dlya polucheniya bolee podrobnoi informacii po dannomu voprosu zainteresovannomu chitatelyu rekomenduetsya obratit'sya k knigam iz spiska literatury, privedennogo pered stat'ei G.Freizera.

Do sih por bozon (ili bozony) Higgsa eksperimental'no ne naideny. Bez dokazatel'stva ego (ih) sushestvovaniya SM ne mozhet schitat'sya okonchatel'no podtverzhdennoi. Sushestvuyut dostatochno zhestkie eksperimental'nye ogranicheniya na massu neitral'nogo bozona Higgsa kak snizu, tak i sverhu. Nizhnee ogranichenie na massu Higgsa polucheno v eksperimentah na LEPe (o chem budet rasskazano v stat'e G.Freizera i posleslovii perevodchika) i sostavlyaet na leto 2001 goda $M_H >$ 114.4 GeV na 95-i procentnom urovne dostovernosti. Ogranichenie sverhu poluchaetsya iz analiza vklada bozona Higgsa v razlichnye izmerennye na eksperimente parametry SM (tak nazyvaemyi global'nyi fit SM) i sostavlyaet $M_H <$ 196 GeV na 95-i procentnom urovne dostovernosti. Soglasno dannym LEPa, opublikovannym v noyabre 2000-ogo goda v samyi razgar sporov o vozmozhnom prodlenii vremeni raboty elektron-pozitronnogo kollaidera na 2001-i god, ozhidalos', chto massa bozona Higgsa lezhit v raione $115^{+1.3}_{-0.9}$ GeV, a potomu bozon Higgsa mozhet byt' otkryt na LEPe v techenii goda. Po proshestvii desyati mesyacev so vremeni ostanovki LEPa, fizicheskoe soobshestvo pereosmyslilo mnogie prezhnie dostatochno skoropalitel'nye rezul'taty i teper' sklonyaetsya k mysli, chto predskazaniya otnositel'no massy bozona Higgsa v raione 115 GeV, skoree vsego, byli oshibochnymi.

Kratko opishem, kak pytalis' iskat' bozon Higgsa na LEPe. Esli predpolozhit', chto SM verna v svoem minimal'nom variante, to sushestvuet vsego odin (neitral'nyi) bozon Higgsa. V etom sluchae osnovnoi reakciei dlya detektirovaniya chasticy Higgsa dolzhna stat' reakciya annigilyacii elektron-pozitronnoi pary v virtual'nyi Z⁰-bozon, kotoryi, v svoyu ochered', izluchaet Higgs (H), to est':
$e^+e^-\to Z^0\to Z^0\, H.$
Vyrazhenie dlya secheniya dannoi reakcii legko poluchit' standartnymi metodami kvantovoi teorii polya. Ono imeet sleduyushii vid
$\sigma(e^+e^-\to Z^0 H)\, =\,\frac{G^2_F\, M^4_Z}{96\,\pi\, s}\, \left (v^2_e+a^2_e \right )\,\lambda^{1/2}\, \frac{\lambda +12\, M^2_Z/s}{\left (1-M^2_Z/s\right )^2},$
gde $G_F\, =\,\left (1.16639\pm 0.00001 \right)\,\times\, 10^{-5} $ GeV $^{-2}$ - konstanta Fermi, opredelyayushaya silu slabogo vzaimodeistviya, s-kvadrat summarnoi energii e⁺e^--pary v sisteme centra mass stalkivayushihsya puchkov, $a_e=-1$ i $v_e=-1+4s^2_w$ - slabye zaryady elektrona, $s^2_w\approx 0.23$ -kvadrat sinusa ugla Vainberga, $\lambda=\lambda (1,\, M^2_H/s,\, M^2_Z/s)$ i $\lambda (a,b,c)=a^2+b^2+c^2-2ab-2bc-2ac$ .

Krome izlucheniya Higgsa Z-bozonom, vozmozhna reakciya sliyaniya pary W⁺W^--bozonov v Higgs. Eta reakciya idet sleduyushim obrazom. Elektron izluchaet W^--bozon i elektronnoe neitrino $\nu_e$ , a pozitron - W⁺-bozon i elektronnoe antineitrino $\bar\nu_e$ . Sleduyushim shagom virtual'naya para W⁺W^- perehodit v neitral'nyi bozon Higgsa:
$e^+e^-\to\nu_e\bar\nu_e W^+W^-\to\nu_e\bar\nu_e H.$
Odnako sechenie reakcii izlucheniya Higgsa mnogo bol'she secheniya reakcii sliyaniya, tak chto osnovnoi upor eksperimentatory LEPa delali na detektirovanie pervoi iz dvuh reakcii.

Pri energii vblizi poroga obrazovaniya pary $Z^0 H$ , Z-bozon i bozon Higgsa lezhat prakticheski na massovoi poverhnosti, to est' dlya nih, v otlichie ot virtual'nyh chastic, vypolnyaetsya horosho izvestnoe sootnoshenie mezhdu massoi pokoya (m), energiei (E) i impul'som (${\vec p}$) relyativistskoi chasticy: $m^2=E^2-{\bf p}^2$ . Bozon Higgsa i Z-bozon yavlyayutsya nestabil'nymi chasticami, a potomu ochen' bystro raspadayutsya. V oblasti dostupnyh LEPu energii naibolee veroyaten rasspad bozona Higgsa na paru prelestnyh kvarka i antikvarka, to est' $H\to b\bar b$ . Kazhdyi iz prelestnyh kvarkov zatem obrazuet adronnuyu struyu, to est' prevrashaetsya v kompaktnuyu gruppu adronov s summarnymi kvantovymi chislami i impul'som, ravnymi kvantovym chislam i impul'su porodivshego ih kvarka. Z-bozon mozhet raspadat'sya po trem kanalam: na kvark-antikvarkovuyu paru, na lepton-antileptonnuyu paru i na neitrino-antineitrino. V zavisimosti ot tipa raspada Z-bozona sleduyushim obrazom klassificiruyut kanaly poiska bozona Higgsa: chetyrehstruinyi kanal, to est' kanal raspada $H\to b\bar b,\,\, Z^0\to q\bar q$ ; kanal s tak nazyvaemoi "poteryannoi energiei", to est' kogda $H\to b\bar b$ , a $Z^0\to\nu\bar\nu$ , poskol'ku neitrino vseh sortov ne registriruyutsya detektorami LEPa, i "leptonnyi" kanal: $H\to b\bar b$, $Z^0\to l^+l^-$ .

Uchityvaya vse vysheskazannoe, netrudno ponyat', pochemu kogda v 1999-om godu na LEPe poyavilas' otnositel'no real'naya vozmozhnost' obnaruzheniya bozona Higgsa, rukovodstvo LEPa stalo vsemi vozmozhnymi i nevozmozhnymi sposobami dobivat'sya prodolzheniya eksperimenta sverh otvedennyh srokov v usherb sleduyushemu grandioznomu eksperimentu CERNa - sozdaniyu protonnogo superkollaidera LHC na energiyu 14 TeV, prednaznachennomu dlya poiska bozona Higgsa i vozmozhnyh proyavlenii supersimmetrii. Kak vse proishodilo i chem zakonchilos'? Ob etom mozhno uznat' iz privedennoi nizhe stat'i Gordona Freizera. Priyatnogo chteniya!

N.Nikitin

Literatura dlya dopolnitel'nogo chteniya na russkom yazyke.

K.N.Muhin, "Eksperimental'naya yadernaya fizika", kn.2 "Fizika elementarnyh chastic", M. "Energoatomizdat", 1993 g.
D.Perkins, "Vvedenie v fiziku vysokih energii", M. "Energoatomizdat", 1991 g.
G.V.Klapdor-Klaingrothaus, A.Shtaudt, "Neuskoritel'naya fizika elementarnyh chastic", M. "Nauka", 1997 g.
G.V.Klapdor-Klaingrothaus, K.Cyuber, "Astrofizika elementarnyh chastic", M. "Redakciya zhurnala UFN", 2000 g.
T.-P.Cheng, L.-F.Li, "Kalibrovochnye teorii v fizike el. chastic", M. "Mir", 1987 g.
L.B.Okun', "Leptony i kvarki", M. "Nauka", 1990 g.

Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: CERN - CERN - Higgsovskii bozon Publikacii so slovami: CERN - CERN - Higgsovskii bozon
Sm. takzhe: Namek na bozon Higgsa ot Bol'shogo Adronnogo Kollaidera Rassvet Bol'shogo Adronnogo kollaidera Formula Einshteina Slishkom tyazhelyi Higgs

Mneniya chitatelei [8]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce

Vremya iskat' Higgs

N.Nikitin

Soderzhanie

Predislovie perevodchika

Literatura dlya dopolnitel'nogo chteniya na russkom yazyke.