Новости ЦЕРН

Клубы Зелёная лампа Записки натуралиста
1

Ну что, поговорим опять  снова еще раз о пути нашем скорбном… научном default_smile.png . Уж сколько раз заводили мы эту тему, и здесь, и там, и где только не заводили. С другой стороны, новости - они и есть новости, какая разница, где их рассказывать.

Так вот, о CERN, LHC и CMS. 19 декабря 2018 г. случился у нас LS2 - Long Stop 2, то есть остановка коллайдера до следующего цикла, который теперь начнется в 2021 г. Вот уже два цикла работы LHC (из трех, что характерно) как-то незаметненько и прошли, сначала - RUN1 на 7 и 8 ТэВ в 2009-2012 гг, потом LS1, потом RUN2 с 2015 по 2018 при энергии 13 ТэВ… RUN1 поманил нас новыми надеждами и открытиями, нашли хиггс, ожидали, что вот-вот - и другие открытия посыплются как из ведра… Потом прошел LS1, за время которого вручили Нобелевку за хиггса - Хиггсу, Брауту и Энглеру default_smile.png, порадуемся за них, также подготовили ускоритель для работы на повышенной энергии (почти проектной, 1 ТэВ всего не дотянули), потом вот и  RUN2 начался да и кончился… и что же мы имеем? 

Как бы так сказать прямо - да ничего особо хорошего. Надежды наши не состоялись, т .е. - совсем от слова абсолютно, хиггс этот открытый удручающе похож на предсказанный в стандартной модели - по массе,  каналам распада и интенсивности взаимодействий с другими частицами. До тошнотворности этот хиггс стандартный, что очень плохо… сигналов новой физики не наблюли НИ ОДНОГО. Мало того, в течение RUN1 возникали всякие нездоровые сенсации, “указания” на новые эффекты и отклонения от предсказанных СМ распределений - и все рассосалось… Первая половина обработанных данных с RUN2 недвусмысленно указывает на отсутствие любых отклонений от СМ. Покажу ниже пару графичков, как это выглядит, а пока не могу не признать, что это, граждане, пустышка и голяк. И мы так - не договаривались default_sad.png. Хотя о чем можно договариваться с природой, она сама по себе, творит что хочет default_smile.png . 

В принципе, пока еще это не означает, что - все пропало, сливай воду, туши свет… Нет, конечно. Еще есть данные полного RUN2, которые будут тщательно обрабатываться весь LS2, с привлечением всей собранной за 2015-2018 гг статистики. Будут новые модели (уже предложены), будет их проверка, будут новые сценарии новой физики, которые не покрываются уже проделанными анализами. Будет RUN3, в конце концов, уже на полной проектной энергии 14 ТэВ. Но почему так грустно и печально… наверное, потому, что ждали ярких открытий - smoking guns, как говорят физики. Сигналов новой физики, “торчащих” над предсказаниями СМ настолько, что их не заметить сложней, чем не увидеть Эверест… Эвереста, однако ж, не случилось. 

Конечно, теоретики не унывают (теоретики ваще никогда не унывают, потому что у нас есть тысяча проверенных и отвергнутых идей и еще тысяча непроверенных default_smile.png , чего нам унывать). Экспериментаторы тоже не унывают, поскольку, будучи людьми практичными и менее романтичными, на всякие торчащие горы и дымящиеся пистолеты не рассчитывают, а просто методично на увеличивающейся статистике с растущей точностью обрабатывают данные. Так что - все при деле, все работают, и, как нынче модно заканчивать научные презентации: Stay tuned    default_ph34r.png. Мы и остаемся - шо нам еще делать. И надеемся - само собой. 

В сущности,  когда-то (в 1988 г., если точнее) Вайнберг сказал следующее: “наука процветает в кризис”. Он, конечно, не продуктовый кризис имел в виду, и не политический… он имел в виду кризис идей и ожиданий, как намек и обещание на новые горизонты default_smile.png . И он таки был прав, кризис - так кризис, устроимся поудобней и посмотрим… 

2

а про то, как страпелька пожрет Мир будет? default_wink.png

3

Помашем бразильскими флагами default_smile.png .

Чтобы продемонстрировать, как выглядят сакраментальные экспериментальные распределения , получаемые в разных каналах, и экспериментальные пределы , извлекаемые из этих распределений, я покажу пару графиков. Но сначала - вводные понятия default_smile.png .

  1. Физический процесс - процесс взаимодействия элементарных частиц в рамках Стандартной модели (или за ее рамками, как в новой физике). Непосредственно на коллайдерах (и хоть где) не наблюдается, поскольку это - микропроцесс, протекающий на микроуровне и описывающий причины и последствия “встречи” двух элементарных частиц. На LHC между собой сталкиваются протоны, протон - не элементарная частица. Элементарные составляющие - кварки валентные и морские, а также глюоны - “вытрясаются” из протона, когда по нему хорошенько ударяет другой протон (или что-то еще - антипротон, электрон, нейтрино - в разных реализациях на коллайдерах или, скажем, в процессах в земной атмосфере). Но в любом случае, чтобы вытрясти элементарные составляющие из протона, по нему надо хорошенько шарахнуть. Причем прицельно - чем более лобовым будет удар, тем больше импульс передастся протону, и тем более энергичными будут выбитые элементарные составляющие. Поэтому энергия взаимодействия протонов на LHC или энергия налетающих пробников в экспериментах на фиксированной мишени (к которым относятся и нейтринные и прочие реакции с земной атмосферой) - это ключ. Ключ к получению все более и более энергичных элементарных составляющих, которые потом вступят в реакцию друг с другом (по одной элементарной составляющей от каждого из сталкивающихся протонов и др.) и произведут какой-то процесс взаимодействия. Энергия начальных сталкивающихся объектов - это сканер, чем выше энергия - тем более фундаментальный масштаб взаимодействий можно пощупать и изучить. Поэтому 13 ТэВ на LHC сильно лучше, чем 8 ТэВ, а максимально возможная энергия в атмосферно-нейтринных экспериментах (при пересчете кинематики фиксированной мишени в коллайдерную кинематику) - 100 ТэВ - лучше, чем 13. С другой стороны, нейтрино в космосе летят куда хотят, и их относительно немного, самых высоких энергий. И эффективно “обложить” точку взаимодействия регистрирующей аппаратурой (детекторами) не представляется возможным. Это и есть специфика неускорительного эксперимента - плохо контролируемые условия. С другой стороны, коллайдер предоставляет собой полностью контролируемую среду, с точки зрения расположения регистрирующей аппаратуры - строго вокруг точки взаимодействия. Потому что эти точки заданы, по конструкции, они - ровно там, где осуществляется пересечение пучков. На LHC 4 таких точки, отвечающие 4 экспериментам: ATLAS, CMS, ALICE, LHC-b. 

Таким образом, физический процесс взаимодействия элементарных конституентов материи, порождающий новую физику или же воспроизводящий предсказания известных теорий (стандартной модели взаимодействий, в нашем случае), не наблюдается непосредственно, он “замазан” разными другими процессами, в частности, процессами вышибания элементарных конституентов из нефундаментальных сталкивающихся объектов, а также множеством “пустых” процессов, характеризующихся малыми переданными импульсами, в силу чего  в ходе таких процессов не было получено ничего интересного (хотя шум они все равно создают изрядный, в смысле фоновых мешающих сигналов). К счастью для нас, существует гипотеза факторизации,  которая для достаточно жестких событий (с большими переданными импульсами) отделяет жесткую (интересную нам) физику от “мягкой”, что и позволяет, наблюдая взаимодействия протонов, все-таки воспроизводить взаимодействия их элементарных составляющих. По известным рецептам default_smile.png .  

После окончания взаимодействия элементарных составляющих ситуация усугубляется тем, что, если в конце остались кварки и глюоны, они в свободном состоянии (как известно) не наблюдаются. Те финальные частицы, которые зарегистрируют детекторы, будут бесцветными по сильному взаимодействию. Опять-таки, это осложняет картину, но есть хорошо изученные схемы трансформации цветных объектов в бесцветные, которые дают нам рецепты, по которым мы можем восстановить, из какого цветного состояния произошло зарегистрированное бесцветное. Это нам повезло default_smile.png .    

4

  1. Начальные состояния (те элементарные составляющие, которые были вытрясены из протонов). Могут быть кварками, морскими и валентными, могут быть глюонами, могут быть дикварками и более сложными многокварковыми конфигурациями. Опять-таки, с учетом того, что нас интересуют только большие переданные импульсы (то есть сильные удары по протону default_smile.png ), инициаторами элементарного взаимодействия могут быть кварки или глюоны, все более сложные конфигурации при больших передачах рассыплются на элементарные либо уцелеют, но тогда это не будет большой передачей импульса. То есть в интересующих нас областях переданных импульсов ничего, кроме элементарных конфигураций, все равно не остается. Таким образом, начальные состояния (каналы рождения) могут быть двумя кварками или двумя глюонами, а также кварком и глюоном, с пониженной вероятностью. 

  2. Конечные состояния. - то, что прямо или после фрагментации (процедуры обесцвечивания цветных объектов) зарегистрирует аппаратура. Могут быть, опять-таки, кварками, глюонами, их комбинациями, а также частицами, не участвующими в сильных взаимодействиях. В частности - лептонами, калибровочными бозонами, хиггсовскими бозонами и пр. (много вариантов рожденных частиц в новой физике, для чего, собственно, все и затевается default_smile.png ). Конечные кварки и глюоны, как уже говорилось, в свободном цветном полете не существуют, а быстренько фрагментируют в бесцветные адроны. Не все из этих адронов являются стабильными, многие распадаются дальше, генерируя цепочки, или каскады реакций. В том числе, адроны могут распадаться на другие адроны, а также на лептоны, по слабому каналу. Опять же, лептоны могут возникать и непосредственно, сразу в результате акта элементарного жесткого взаимодействия (в частности, наш любимый процесс на адронных коллайдерах - процесс Дрелла-Яна, когда аннигилирует пара кварков, а рождается пара лептонов противоположного знака заряда). Опять же, при достаточно больших переданных импульсах могут рождаться не только легкие вещи, типа кварков и лептонов (ну, строго говоря, не все кварки легкие, топ-кварк - самая тяжелая элементарная частица, 172 ГэВ массой, но и на нее хватает энергии LHC), но и пары тяжелых вещей, типа калибровочных бозонов ZZ или WW. Они тоже распадаются дальше, до конечных стабильных частиц. Таким образом, конечные состояния тоже могут формироваться сразу, непосредственно из жесткого процесса, с поправками на обесцвечивание, а могут получаться в результате цепочки переходов от нестабильных частиц к финальным стабильным. Все это очевидно затрудняет экспериментальный анализ, но для всего, к счастью, есть хорошо отработанные рецепты. Так что это осуществимо, хоть и весьма непросто default_smile.png . Это объясняет, почему поиск новых частиц в каких-то каналах (рождения и распада) занимает годы - очень тонкая обработка собранных событий, пропускание их через различные триггеры и программы моделирования. 

  3. Уровень открытия  - сакраментальные “пять сигма”. Пять стандартных отклонений наблюденного реконструированного сигнала от предсказаний стандартной модели, которые говорят о том, что это - сигнал новой физики. По принятым в физике нормам, пять сигма не замажется и не рассосется в дальнейшем. То есть отклонение такой величины заведомо не станет “нездоровой сенсацией” default_smile.png , которая спустя некоторое время лопнет как мыльный пузырь. Обычно упомянутые сенсации возникают при регистрируемых отклонениях на уровне 2-3 сигма, что считается “указанием на сигнал новой физики”. Однако ж, указания запросто могут исчезнуть, при увеличении статистики собранных данных и более аккуратной обработке. Собственно говоря, именно так и произошло со всеми “указаниями” периода RUN1. К нашему огромному сожалению default_smile.png . Но что поделать - указание это указание, а уровень открытия - это уровень открытия. Потому и 5 сигма, чтобы с открытиями такого не случалось.      

5

так что же такое эти самые пять сигма? default_wink.png тема сисек не раскрыта LOL.gif

6

Теперь обещанные графики default_smile.png . Вот, например, экспериментальное распределение пар лептонов (мюонов и электронов с противоположными знаками зарядов) в процессе Дрелла-Яна, полученное коллаборацией CMS на начальных данных RUN2 на 13 ТэВ:

639967259_1.png.5ef0f0c219f451364c67e7ddccd872be.png
639967259_1.png.5ef0f0c219f451364c67e7ddccd872be.png551×381 55 KB

пик на 90 ГэВ отвечает массе известного Z-бозона - нейтрального массивного калибровочного бозона, переносчика слабого взаимодействия в стандартной модели. Разными цветами показаны рассчитанные в рамках СМ (теоретическое моделирование) разные вклады от доминирующих фонов, черными точками со штрихами погрешностей - реальные экспериментальные данные. Прекрасно видно, что, к сожалению, во всей доступной прощупанной области энергий данные отличненько ложатся на предсказания СМ, и никаких отклонений от нее не обнаружено. Если бы где-то была новая тяжелая частица (нейтральная, как Z-бозон, чтобы распадаться потом на пару лептонов с противоположными знаками, т.е. на конечное состояние с нулевым конечным зарядом), она бы торчала новым пиком над этим распределением, аналогично тому, как торчит пик Z-бозона на 90 ГэВ. Если бы сигнал новой физики был нерезонансного типа (масса моделей новой физики дает такие состояния), то торчал бы не пик, а было бы методичное превышение над фоном СМ. Ни того, ни другого не наблюдается в этом канале (как и во всех остальных каналах конечных состояний, к огромному сожалению). 

И, наконец, обещанное махание бразильскими флагами default_smile.png . На слэнге людей, занимающихся физикой высоких энергий, “бразильским флагом” называется финальный экспериментальный график (плот), полученный из анализа распределений и спектров типа показанного выше. Называется так - по цветовой маркировке графика default_smile.png . Вот он

643864454_2.png.baa07e64cf50baeca25fa40471fa663d.png
643864454_2.png.baa07e64cf50baeca25fa40471fa663d.png670×493 80.4 KB
  

вот так выглядит наш текущий облом по всем фронтам default_smile.png . 

По оси х отложена инвариантная масса пары конечных лептонов, до 4,5 ТэВ включительно. По оси y отложен верхний предел на сечение процесса Дрелла-Яна, полученный из анализа распределения выше. Синяя штриховая линия в середине закрашенного коридора - предсказание СМ для процесса Дрелла-Яна. Зеленым - одно стандартное отклонение от этого теоретического предсказания (одно сигма). Желтым, более широкий коридор - соответственно, два стандартных отклонения (два сигма). Если считать, что СМ верна, все полученные результаты должны укладываться в коридор 2 сигма. Черная сплошная петляющая линия - реально измеренный верхний предел на сечение процесса Дрелла-Яна, то, что получилось на LHC. Видно, что он практически везде удручающим образом лежит внутри коридора в 2 сигма и даже к границе особо не подходит. Есть единственный пичок отклонения “в минус” - отклонения от предсказаний СМ в сторону недосчета числа событий, не избытка рождения пар лептонов, по сравнению с предсказанным в СМ, а его недостатка, в области примерно 800 ГэВ. Но на графике он выглядит обещающе, а в реальности его статистическая значимость невелика. К тому же, пресловутые “эвересты” и “дымящиеся пистолеты” должны быть отклонениями в сторону плюс, а не минус, как мы сейчас предполагаем по предложенным моделям новой физики. Плюс, тут задействована небольшая статистика из RUN2, с ее ростом это отклонение даже на картинке станет тем, чем и является на самом деле - чисто статистической флуктуацией.

Указания на сигналы новой физики выглядят как выбросы за пределы желто-зеленого коридора, их таких было несколько в ходе RUN1, как я уже говорила, причем на достаточном для привлечения внимания статистическом уровне - 2,5-3, даже 3,5 сигма. И все же, увы, все это рассосалось по мере набирания статистики. И мы сейчас по-прежнему бежим внутри желто-зеленых коридоров во всех процессах и во всех каналах. Такая невезуха default_smile.png   

Для сравнения на этом же плоте показаны теоретические предсказания сигналов новой физики. Конкретно на этом - наложены предсказания для нового массивного калибровочного бозона Z’ в двух моделях расширенного калибровочного сектора - сплошная синяя и пунктирная зеленая линии, идущие сверху вниз и слева направо на графиках. Эти линии отвечают рассчитанным верхним пределам на сечение процесса Дрелла-Яна, если бы в него давали вклады эти самые новые тяжелые бозоны. Вот что подразумевается под “эверестами” - огромные отклонения и совсем другой ход кривой сечения, по сравнению с тем, что получено в реальном эксперименте. Соответственно, если у нас есть предсказания для моделей новой физики и реальные экспериментальные данные, мы накладываем их друг на друга на одном графике (как это и сделано здесь), и получаем нижние допустимые пределы на массы новых частиц. Каким образом - да очень простым. Там, где кривые теоретических предсказаний для новой физики пересекаются с бразильским коридором - там и есть эти пределы. В частности, для модели Z(пси) - синяя кривая - предел стоит на значении массы 3,5 ТэВ, а для модели Z (SSM) - зеленый пунктир - предел стоит на массе 4 ТэВ. Почему допустимые пределы на возможные массы новых частиц называются нижними - да потому, что все, что лежит ниже по оси х, т. е. все более легкие массы, уже ЗАКРЫТЫ экспериментом. А почему закрыты? Да потому, что реальный уже наблюденный  верхний предел на сечение рассматриваемого процесса уже лежит ниже кривых с нашими теоретическими фантазиями. Во сей области, где кривые вкладов новой физики проходят выше реального намерянного предела, они уже должны быть отвергнуты. Потому что мы уже этого не увидели default_smile.png . Потому - и нижние пределы на массы. Некоторые другие экспериментальные “плоты исключений” выглядят сложнее и не так очевидны для объяснения (особенно - двумерные контуры исключений, когда по осям х и у отложены параметры моделей, а не реально намерянные пределы). Но философия всегда одна и та же. Мы делаем предсказания - мы выбираем процесс, в котором будем проверять эти предсказания, и конечные состояния, в которых будем наблюдать этот процесс - мы меряем - мы получаем верхний предел на сечения процессов в выбранных каналах. Мы сравниваем эти пределы со своими теоретическими предсказаниями… и мы идем курить бамбук default_rolleyes.gif.

Но мы все же надеемся, что когда-нибудь мы увидим то, что надеемся увидеть default_smile.png . Stay tuned default_wink.png    

7

ну так раскрой… как экспериментатор и спец по Дреллу-Яну default_ph34r.png

8

все уже украдено до нас (с)

неплохое популярное объяснение https://elementy.ru/LHC/HEP/study/errors/sigma

если говорить просто и кратко, то сигнал в 5 сигма означает, что вероятность того, что за сигнал принимается случайная флуктуация фона составляет 0.0000003 (!), т.е. ничтожно малая величина

9

я бы тут еще добавила, что статистическая значимость отклонения, если это - реальный сигнал новой физики, а не случайная флуктуация фона, растет по мере накопления статистики. Т. е. пять сигма становятся 15-ю сигмами, 20-ю сигмами и т.д. Сигнал только продолжает подрастать над фоном, и от него уже никак не получается избавиться default_smile.png . В частности, как я, по-моему, рассказывала когда-то в аналогичной ветке на хайфае, при открытии бозона Хиггса в 2012 году его статистическая значимость была 5 сигма при объединении результатов двух “золотых” каналов распада: хиггс - в два гамма кванта и хиггс - в 4 лептона. Что и послужило основанием для официального объявления открытия, на презентации, сделанной в ЦЕРН руководителями обеих коллабораций… исторический семинар, я тогда была в ЦЕРН, причем за пару недель до мероприятия даже далекие от хиггсовского анализа люди прекрасно знали, что готовится default_smile.png , несмотря на режим неразглашения прессе и пр. default_smile.png. В день семинара места в огромный церновский главный зал занимали чуть ли не с ночи, и все равно за дверьми осталась очень длинная очередь из желающих. Хотя все равно были телетрансляции во всех точках, и из офиса по компьютеру можно было подключиться к заседанию - это был триумф чистой науки default_smile.png. Так вот, тогда было объявлено об открытии на уровне 5 сигма. Было много критиков, и из числа ученых, “идейно отрицающих хиггс” - в том числе default_smile.png . У нас в ОИЯИ, в частности, один очень маститый и уважаемый теоретик, академик, всю свою научную карьеру “боролся” с механизмом Хиггса, и он был просто морально разбит известием об этом открытии… он и ряд других все надеялись, что это открытие окажется ложным, и рассосется… хотя экспериментаторы и объясняли им, что открытие на 5 сигма не рассасывается никогда. Но человек так устроен - если уж ему какая-то идея встала поперек горла, он готов дойти до отрицания реальности default_smile.png . И, тем не менее, нравился кому-то новооткрытый хиггс или нет - по мере накопления статистики, да еще и с учетом последующих данных RUN2, статистическая значимость стала расти. Она стала 10 сигма, потом - 15, потом - 18, а сейчас я лично уже давно не отслеживаю это дело default_smile.png . Потому что незачем, и хиггсовский анализ, из самого тонкого и изощренного из когда-либо проведенных, стал вполне “рядовым”, выполняемым “навскидку” командой опытных хорошо натасканных аспирантов, при минимальном участии их научных руководителей default_smile.png… такова реальность, и такова природа настоящих открытий. Они никогда не исчезают, в отличие от “указаний”, они только возрастают по уровню достоверности. Хотелось бы, конечно, найти и сигналы новой физики с такой же убедительностью…    

1 лайк
10

Интересна, кстати, судьба проекта LHC после RUN3, который закончится в 2024 или 2025 году (пока определено не точно). Очень во многом она будет зависеть от того, что откроют или не откроют во время RUN3, а также на что дадут или не дадут денег правительства стран, заинтересованных в дальнейшем развитии физики высоких энергий. Обсуждаются разные варианты - экстенсивные, типа FCC (Future Circular Collider) - протон-протонная машина на 100 ТэВ в ЦЕРН или в Китае (вариантов всего два, и оба - неочевидные default_smile.png), интенсивные (CLIC, ILC) - электрон-позитронные линейные, т. е. не кольцевые, коллайдеры на 500 ГэВ или на 1 ТэВ… совсем уж фантастические прогрессивные (основанные на неких новых технологиях, отличающихся от современной парадигмы ускоряющих магнитов). О чем только не болтают на конференциях по физике высоких энергий, на сессиях, посвященных будущим ускорителям default_smile.png . В чем-то даже крайне неопределенный проект полета на Марс в 2032 году - и то выглядит реалистичней…

Возможно, все дело ограничится всего лишь High Luminosity LHC - все тем же старым добрым существующим коллайдером в режиме той же энергии столкновений - 14 ТэВ, но при повышенной светимости (числе протонов в сталкивающихся сгустках пучков, поскольку увеличение числа протонов ведет к большей вероятности их столкновений при пересечении пучков).

Если интересно - могу рассказать, чем отличается адронная 100-тэвная машина открытий от однотэвного линейника, которые еще называют “машинами для точных измерений”, и почему их так называют default_smile.png . 

11

Интересно, но вы уже переходите на язык специалистов и остаётся только хлопать глазами, или тихонечко выйти, случайно оказавшись в аудитории где старшекурсники  кропят. default_smile.png (лично я, на графиках спёкся) default_biggrin.png

12

А что это за выброс у лептонных пар в окрестностях 1500ГэВ?

13

Мария, а порекомендуешь ли какой нибудь хороший свежий обзорчик на том же hep по церновским результатам по хиггсу?  

 

UPD Упс! Как то так получилось что я на бегу написал это сообщение, прочитав только первое сообщение в  ветке. Теперь, увидев дальнейшее, понял, что моя просьба как то даже не в кассу) Будет чуть времени - с удовольствием все почитаю. Но все таки, от ссылок на любые интересные обзорчики на hep -и вовсе не обязательно именно по этой теме - не откажусь…

14

статистическая флуктуация - взять другой набор данных (лучше увеличенный) и не будет никакого выброса

15

а как и говорилось выше, этот жалкий пичок полностью укладывается в зеленый коридор - одно сигма. Это - ничто, просто статистический шум. 

16

да почему, Коля default_smile.png . Про хиггсовский анализ я ничего не рассказывала, кроме самого факта, что хиггс - гадко стандартный default_smile.png . И что это подтверждается со все более и более возрастающей достоверностью… 

Вот тут есть варианты обзоров, неплохие, на мой вкус (естественно, я в первую очередь посоветую Рубакова и Казакова, двух самых уважаемых мною людей в нашей области, уж простите за субъективный выбор default_smile.png ):

В.А. Рубаков

популярный для физиков, но не специалистов в ФЭЧ https://ufn.ru/ru/articles/2012/10/a/

Д.И. Казаков 

(теоретически-мотивационный) https://ufn.ru/ru/articles/2014/9/j/

более экспериментальный, с обсуждением мод распада, с акцентом на согласуемость этого хиггса с конструкциями суперсимметрии: http://www1.jinr.ru/Preprints/2013/011(P2-2013-11).pdf

Более научный и менее популярный, зато довольно подробный по искомым свойствам хиггса: Э. Боос https://ufn.ru/ru/articles/2014/9/g/

Ну и, наконец, коллаборационные экспериментальные summary (в реале им несть числа, набираешь в гугле higgs boson properties и наслаждаешься сотнями выпавших результатов default_smile.png ):

https://www.worldscientific.com/doi/pdf/10.1142/9789814733519_0016

 Ой default_sad.png что-то я проверила эти ссылки на УФН в незалогиненном состоянии - такое впечатление, что тексты статей недоступны в pdf. Народ, проверьте, плиз… если так - ну найдем другой способ донести эту информацию default_smile.png . Как-то раньше с сайта УФН все спокойно безо всяких паролей скачивалось, что это с ними случилось… но, во всяком случае, текст последней ссылки точно доступен, как и препринт Казакова на сайте ОИЯИ (JINR). 

 

 

17

Есть с этим нашим хиггсом, кстати, еще одна интереснейшая проблемка, связанная с его массой. Дело в том, что в квантовой теории поля (частным случаем которой является и стандартная модель), есть понятие стабильных и нестабильных (а также метастабильных) вакуумов. Для нестабильных и метастабильных выборов вакуумов имеют место быть переходы между ними, за счет специальных механизмов (подбарьерные и надбарьерные переходы в соседние вакуумы, где энергетические барьеры отделяют разные вакуумы друг от друга). Из-за этих переходов вся физика, фиксируемая выбором вакуума, нарушается. В частности, поскольку космологическое описание вселенной тоже основывается на какой-то теории с выбранным вакуумом, если этот вакууум - нестабильный или метастабильный (потенциально распадающийся, пусть даже за очень долгое время), то и вселенная тоже может разрушиться или перейти в какое-то другое состояние, отвечающее другому выбору вакуума. Так вот, расположение вакуума (вакуумов) стандартной модели зависит от двух важных параметров - массы топ-кварка и массы хиггса. И при некоторых значениях того и другого вакуум СМ попадает в зону метастабильности. А это потенциально означает конечный срок жизни вселенной не только за счет “тепловой гибели”, но и за счет квантового перехода между вакуумами. И так все “удачненько” сложилось, что при измеренном значении массы топ-кварка 172 ГэВ и массы хиггса 125 ГэВ положение вакуума аккуратно попадает в зону метастабильности default_smile.png . На картинках ниже показана эта ситуация (слева), и увеличенная область, ограниченная замкнутыми кривыми, для измеренных значений массы хиггса и топ-кварка с разными уровнями достоверности в сигмах  (справа). И вот как-то так вот получается, что положение точки, отвечающей двум массам, хоть и проходит близко от границы стабильности, но все же, похоже, не заходит в область безусловной стабильности. Вакуум СМ, судя по всему, метастабильный… так вот сюрпризик default_smile.png .  

higgs_metastab.png.6a235243b959866462f5226551d41cf9.png
higgs_metastab.png.6a235243b959866462f5226551d41cf9.png1231×451 153 KB

Кстати, некоторые граждане, активно поддерживающие идею струнных ландшафтов и множественных струнных вакуумов, уже проинтерпретировали это дело в поддержку подобных идей (поскольку вакуумы теории струн по построению метастабильны, во всяком случае - в больших областях ландшафта). 

18

Любимый вопрос про “ваш долбаный колайдер” default_smile.png . Что ж, на любимый вопрос существует бойкий любимый ответ. В ближнесрочной перспективе физика высоких энергий, как и любая другая область фундаментальной науки, прежде всего, двигает технологии. WWW придумали в ЦЕРН, для удобства манипулирования с записанными данными. Для детекторных систем проводят мощное дорогостоящее R&D и получают разные материалы с нужными свойствами - радиационно-стойкие, в частности (их потом можно в космос запускать, потому что известная проблема аппаратуры на спутниках - сильные радиационные повреждения космическми частицами), Наносекундную электронику придумали для исследований в области фундаментальной науки, а потом уже подобрали в прикладных направлениях. Технологии изготовления и эксплуатации больших и мощных сверхпроводящих магнитов создали и придумали для коллайдеров, а потом запустили в другие области. Физика высоких энергий двигает технологии, причем со своей точки зрения - просто в виде бонуса. Но двигает.

От самой фундаментальной науки пользы просто масса. Классический ответ на этот вопрос звучит так: лорд Максвелл, своими уравнениями, “отработал” пользу людям от теоретической физики на все времена default_smile.png . А, кроме Максвелла и электромагнетизма, была еще куча народу, которая исследовала нейтронные звезды и физику ранней вселенной, а наизобретала - атомную бомбу. Так тоже бывает, мы в соседней теме это плотно обсуждаем. Но, кроме атомных бомб, бывают и атомные электростанции. Физика высоких энергий в прикладном смысле - это энергетика будущего 

2 лайка
19

 

(вопрос, наверное, адресовывался к Марии, но и я попробую ответить тоже)

 

Это смотря что общество считает полезным для себя. Кто-то считает полезным для себя путешествие, условно, во Флоренцию с целью изучать ее исскуство и архитектуру, а кто-то пожмет плечами - “зачем? только деньги потрачу! Мне и в своем Строгино хорошо!”.

Лично для меня познание мира - самоценно, гораздо ценнее, чем условный практический выхлоп от исследований. Можно, в конце концов, обойтись без атомных электростанций. Да и без сверхпроводящих магнитов тоже, наверное, переживем. А вот понимать как все устроено в этом мире - лично для меня бесценно.

20

То ли дело во времена мамонтов: всего-то несколько сотен тысяч населения на всю планету, чистые продукты, без ГМО, да, а вода, а рыбалка? Правда, редко кто доживал хотя бы до 35 лет.

1 лайк