Цифровой журнал «Компьютерра» № 31

- Частица Хиггса пока не обнаружена. Какие есть косвенные или прямые подтверждения существования механизма Энглера — Браута — Хиггса?

- Косвенных подтверждений, что Хиггсовский бозон существует, очень много. Он входит в расчёты всех процессов в Стандартной модели, в них обязательно есть обмен Хиггсовским бозоном. Без него невозможно вычислить многие измеряемые величины, такие как массы векторных бозонов и Т-кварка, бегущую константу электромагнитного взаимодействия и другие. Более того, из прецизионных измерений этих величин получаются серьёзные ограничения на массу Хиггса: она не может быть более 165 ГэВ с вероятностью 95%. Нижний предел составляет 115 ГэВ (означающий, что Хиггс с массой менее 115 ГэВ не существует) получен экспериментально на установке LEP в CERN.

- Какие теории ожидается подтвердить с помощью LHC? В каком из этих направлений уже есть намеки на результаты?

- Это Стандартная модель, теория суперсимметрии, вполне возможно, подход дополнительных измерений. Проблемы дополнительных размерностей обсуждались ещё в двадцатых годах прошлого века. Мы привыкли к четырём измерениям — три координаты и время, но чисто математически вы можете ввести хоть сто. А физики с помощью такого подхода пытаются придумать механизм, который бы объяснял мир. Считается, что те энергии, которые нам доступны, позволяют видеть всего лишь четыре измерения, а при больших энергиях нам станут доступны другие. Это явление называется компактификацией измерений. Предполагается возможность такого сценария: бозон Хиггса есть, но нет суперсимметрий. Или же: нет ни бозона Хиггса, ни суперсимметрий.

Теории с дополнительными размерностями претендуют на то, чтобы объяснить все явления. Если масштаб, на котором начинают проявляться дополнительные размерности ~1 ТэВ, то это явление доступно для наблюдения на LHC.

- А почему у LHC именно такая проектная энергия?

- Только из финансовых соображений. Технических причин нет. В девяностых годах в Америке полных ходом шел проект SSC (Superconducting Super Collider) с энергией в четыре раза большей, чем у LHC, и наш институт активно участвовал в строительстве этого ускорителя. Уже был прорыт туннель в сто километров, но потом конгресс США закрыл этот проект по чисто политическим мотивам. Если бы он не был остановлен, то, несомненно, мы бы уже получили ответы на многие вопросы, и не надо было бы строить LHC, полная стоимость которого 5 миллиардов долларов.

При этом стоимость проекта минимальная: изначально туннель в 27 километров был уже готов, он остался от предыдущего ускорителя LEP. Рассматривается вариант, что потом, когда мы научимся делать магниты с большим полем, можно будет увеличить энергию. Технически в настоящее время возможно поднять энергию и в 10 раз, и в 20, это вопрос чисто экономический.

- Какие основные физические результаты были достигнуты после последнего запуска?

- Результаты, которые были достигнуты — демонстрационные, они не являются открытиями, но они очень существенные. Реальную работу на LHC начали с марта, и уже удалось увидеть почти все известные частицы, такие как W-бозон, Z-бозон. И всё, что было зарегистрировано на LHC, хорошо совпадает с теорией.

Для такого короткого время это колоссальный успех. В физике частиц обработка данных проходит годами, а здесь фактически в реальном времени набирается статистика, и сразу выдается результат. Но пока количества набранных событий недостаточно для обнаружения бозона Хиггса. Несмотря на это, с детектора ATLAS на последнюю международную конференцию было представлено 40 докладов. Публикации идут полным ходом. Ведь кроме бозона Хиггса есть масса другой физики, поскольку мы работаем в новой области энергий, нужно измерять зависимости сечений от энергии, вероятности выхода частиц и многое другое.

Для изучения того же бозона Хиггса, необходимо исследовать множество «второстепенных» процессов, которые представляют сами по себе большой интерес.

- Когда предположительно проявится частица Хиггса?