ЦЕРН открыл бозон, но пока не знает его "фамилию"

Представители коллабораций ATLAS и CMS Большого адронного коллайдера в среду сообщили, что оба детектора наблюдают новую частицу — бозон с массой около 125-126 гигаэлектронвольт. Уровень статистической значимости на CMS составляет 4,9 стандартного отклонения (сигма), на ATLAS — 5 сигма. Об открытии новой частицы можно говорить при 5 сигма, когда вероятность того, что наблюдаемый эффект вызван статистической флуктуацией, составляет лишь 1 на 3,5 миллиона.

Глава ЦЕРНа Рольф Хойер, подводя итоги более чем двухчасового семинара, отметил, что представленный результат стал возможен только благодаря экстраординарным усилиям ученых, работающих в коллаборациях, специалистов, обслуживающих ускоритель и все технические системы, и всего глобального научного сообщества. «У нас есть открытие. Надо прямо это сказать — у нас есть открытие, мы наблюдали новую частицу, которая соответствует бозону Хиггса. Какому именно бозону Хиггса? Этот вопрос остается открытым. Это исторический момент, но мы лишь в начале пути. Впереди очень много работы», — сказал Хойер.

Рольф Хойер, открывая семинар, пошутил, что подзабыл, по поводу какой частицы в этом помещении собрались все эти люди, но уверен, что представители коллабораций напомнят ему. Однако и Джо Инкандела из CMS, и Фабиола Джианотти из ATLAS, говоря о своих результатах, практически ни разу не произнесли самое главное слово, которого ждали слушатели в зале и по всему миру.

Коллаборация ATLAS, результат которой оказался на десятую долю стандартного отклонения лучше, чем у «конкурентов», в своем заявлении подчеркнула, что, хотя масса нового бозона хорошо согласуется с прогнозами теории, а сама частица «появилась» в прогнозируемых каналах поиска, ее свойства все еще нужно тщательно изучить и сопоставить с известными характеристиками бозона Хиггса. Речь прежде всего идет о спине — собственном моменте импульса частицы, одной из ее главных характеристик. Если спин нового бозона будет равен нулю, то перед нами бозон Хиггса Стандартной модели. Другая возможность, которую многие ученые считают куда более интересной, — это спин, равный двум, который делает найденный бозон совершенно новой и экзотической частицей.

«Как простой человек, я мог бы сказать — мы поймали „Его“. Как ученый, я должен сказать — кто этот „он“? Мы обнаружили бозон, теперь нам нужно понять, соответствуют ли его свойства свойствам бозона Хиггса Стандартной модели». «Я бы сказал, что да, наверное, мы поймали какой-то бозон Хиггса, но пока это еще не Тот Самый Бозон Хиггса, который предполагает Стандартная модель».

Как отметил на семинаре кто-то из физиков-теоретиков, «очень приятно быть на семинаре по физике, аплодисменты на котором больше подходят для футбольного матча». Интерес к таинственной частице объединил «физиков» и «лириков» по всему миру: семинар транслировался в прямом эфире на главной конференции года по физике элементарных частиц ICHEP 2012 в Мельбурне и множестве институтов по всему миру, в том числе и в России, а также на сайте ЦЕРНа. Текстовые трансляции и твит-репортажи выступлений вели десятки блогеров.

Зрители, которые хотели лично присутствовать на объявлении результатов, занимали очередь у дверей зала ЦЕРНа в Женеве уже в полночь и развлекались тем, что придумывали самые разные обозначения для всплеска всеобщего интереса к физике частиц. Уже с начала семинара слова «CERN» и «God Particle» («частица Бога»), а также хэштег #Higgs вышли в глобальные тренды Twitter, а слово «Хиггса» — в российские тренды. Почетными гостями семинара стали четверо из шести физиков, «подаривших» миру бозон Хиггса как идею, — Франсуа Англер, Питер Хиггс, Джеральд Гуральник и Карл Хаген.

«Я поздравляю всех, кто внес вклад в это невероятное достижение. Для меня невероятно видеть, что это произошло при моей жизни», — сказал Хиггс в конце семинара, который, по свидетельствам присутствовавших на семинаре, с трудом сдерживал слезы. Ученый отметил, что 40 лет назад, когда он в числе ряда физиков-теоретиков предложил механизм, который мог бы «давать» всем элементарным частицам массу, он даже не рассчитывал, что будет присутствовать на презентации результатов «охоты» на бозон, названный его именем. Франсуа Англер подчеркнул, что «полон восхищения трудами ученых ЦЕРНа» и выразил сожаление, что его друг и соавтор, Роберт Браут, скончавшийся в мае 2011 года, не видел этой «замечательной» презентации. «Очень здорово видеть, что та идея, теория, над которой мы работали 50 лет назад, сейчас так актуальна».

Как и следовало ожидать, всех собравшихся интересовало, не станет ли обнаружение «бозона, похожего на бозон Хиггса» формулировкой для следующей Нобелевской премии по физике. Глава ЦЕРНа в ответ на вопрос об этом отшутился, сказав, что «вряд ли мнение Хойера тут что-то значит». Любопытно, что семинар смотрели и в южногерманском городе Линдау, на традиционной встрече нобелевских лауреатов с молодыми учеными. Один из нобелиатов, директор института теоретической физики Кавли при Университете штата Калифорния в Санта Барбаре (США) Дэвид Гросс (David Gross), один из создателей теории струн, что в ЦЕРНе вообще тысячи потенциальных нобелевских лауреатов.

Специально для двух коллабораций, которые умудрились «поймать» новую частицу чуть раньше, чем ожидалось, руководство ЦЕРНа приняло решение «выжать» из ускорителя, который в конце 2012 года должен был уйти на 20-месячные «каникулы» для техобслуживания и апгрейда до более высоких энергий пучков, еще 2-3 месяца работы. За оставшееся время физики надеются по крайней мере начать разбираться, насколько их «улов» близок к определению бозона Хиггса Стандартной модели. «Очень хорошо, что мы видим сигналы частицы, которая может быть бозоном Хиггса, именно в районе массы в 125 гигаэлектронвольт, потому что в этой области мы можем наблюдать очень много событий. Так что спасибо тебе, природа!», — пошутила Джианотти на семинаре.

Сама представительница ATLAS на пресс-конференции призналась, что ей больше всего интересен расклад, при котором новая частица действительно оказалась бы бозоном Хиггса, но не таким, какой предполагает Стандартная модель. Ее коллега, Джо Инкандела, подчеркнул, что как экспериментаторы ученые стараются в своей работе избегать каких-либо предубеждений и готовы работать с любым вариантом развития событий. «Мы знаем, что эта история еще не закончена. Есть еще темная материя, есть множество вопросов, на которые мы сейчас не можем ответить. Это, конечно, очень важно, что, возможно, мы когда-нибудь сможем ответить на вопрос о том, откуда берется масса частиц, но есть еще много других вопросов». «Чем сложнее и в каком-то смысле страннее окажется результат, тем, возможно, интереснее, но даже простой расклад сам по себе очень интересен».