Компьютерра PDA 21.08.2010-27.08.2010

- Институт ядерной физики начал сотрудничать с CERN ещё задолго до появления Большого адронного коллайдера. Наши физики участвовали в нескольких экспериментах и ускорительных проектах. С началом строительства LHC (90-е годы) масштаб сотрудничества резко увеличился. Мы участвовали в разработке, изготовлении и запуске многих элементов ускорителя LHC. Как известно, основной задачей LHC является проведение экспериментов по физике элементарных частиц, для чего, кроме самого ускорителя, необходимы сложнейшие установки – детекторы частиц. Вторым направлением сотрудничества было участие в создании детекторов для экспериментов на LHC. ИЯФ внес большой вклад в разработку и строительство детектора ATLAS. ATLAS – самая большая и сложная установка для исследований по физике элементарных частиц, около 130 институтов из 40 стран участвовали в её строительстве. Физики ИЯФ предложили новый подход в создании калориметра на жидком аргоне, и этот проект был принят коллаборацией ATLAS. Всего за 10 лет в ИЯФ было разработано и изготовлено принципиально нового высокотехнологичного ускорительного и детекторного оборудования на сумму около 200 млн. долларов США. Следует отметить, что для изготовления оборудования привлекался ряд заводов России. В настоящее время физики ИЯФ успешно ведут эксперименты с детектором ATLAS. ИЯФ также участвует в экспериментах на детекторе LHCb, целью которых является изучение физики В-мезонов, в то время как ATLAS - универсальный детектор для исследования большого количества процессов.

- Что такое механизм Энглера-Браута-Хиггса и частица Хиггса?

- Начнем с простых вещей. Что такое взаимодействие? Все прекрасно знают, что Луна притягивается к Земле, а Земля к Солнцу. Это гравитационное взаимодействие. Также мы знаем электрическое (электромагнитное) взаимодействие: одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Путем многолетних исследований было осознано, что переносчиком этого взаимодействия являются безмассовые частицы - фотоны. Но в процессе развития физики выяснилось, что есть и другие типы взаимодействий.

Физика элементарных частиц - это не оторванная или абстрактная наука, это наше желание осознать устройство мира. Человек любопытен, и одно из его основных желаний на протяжении веков - понять, как все устроено. В детстве мы ломаем игрушки и разрезаем яблоко, чтобы узнать, что внутри. А потом, переходя к меньшим масштабам, мы уходим в мир элементарных частиц и хотим найти самый маленький кирпичик, из которого состоят все другие частицы.

Итак, развитие физики привело к тому, что были открыты четыре фундаментальных взаимодействия: сначала гравитационное и электромагнитное, которые определяют нашу повседневную жизнь, потом было осознано, что есть силы, связанные со строением ядра (это сильные взаимодействия). Было также понято, что есть и слабое взаимодействие, объясняющее распад нейтрона. С повышением энергии роль слабого взаимодействия растет, условно оно становится сильнее, а электромагнитное - слабее.

Было доказано, что эти взаимодействия между собой очень сильно связаны. Их объединение и привело к появлению электрослабой или Стандартной модели. Слово "Стандартная" появилось случайно, это означает, на мой взгляд, что это устоявшаяся красивая теория. Попытки объединения электрических и слабых сил были очень продуктивны, но в любой теории есть свои вопросы. Чтобы она была самосогласованной, и в ней не было внутренних противоречий, потребовалось ввести ещё одно поле - скалярное, или Хиггсовское, которое взаимодействует и с электромагнитным, и со слабым полем. С ним электрослабая модель становится согласованной, в ней исчезают расходимости, и это само по себе - большое достижение теории.

Тем не менее, электрослабая модель в её первоначальном виде не отвечала на очень важные вопросы. Откуда берется масса? Почему некоторые частицы являются безмассовыми? Почему массы такие разные? Есть, например, электрон, у которого масса всего лишь половина 1 МэВ, есть пи-мезон, масса которого около 130 МэВ, есть W-бозон, переносчик слабого взаимодействия, его масса 100 ГэВ. Это колоссальный масштаб различия масс, что тоже само по себе уникальное явление! Надеясь ответить на эти вопросы, Питер Хиггс предложил механизм спонтанного нарушения калибровочной симметрии. Это нетривиальное явление не следует из известных законов физики, а придумано человеком.

В механизме Хиггса вводится специальная зависимость потенциала скалярного поля от величины поля, которая симметрична и является неустойчивой. В природе неустойчивое состояние не может сохраняться долго и переходит в состояние с минимальной энергией. Это общеизвестное явление.